Giáo trình Vật liệu cơ khí

liệu học tập cho sinh viên và tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên khi giảng dạy môn học “Vật liệu cơ khí”. Tổ môn vật liệu thuộc khoa kỹ thuật cơ sở trường cao đẳng nghề giao thông vận tải trung ương 2 đã biên soạn giáo trình “Vật liệu cơ khí”. Giáo trình được biên soạn theo chương trình khung Quốc gia nghề Hàn, trình độ Cao đẳng nghề. Nội dung của giáo trình nhằm trang bị những kiến thức cơ bản về vật liệu của ngành Cơ khí cho học sinh hệ công nhân lành nghề và kỹ thuật viên trung cấp. Đồng thời, đây còn là tài liệu phục vụ cho việc bổ túc nâng bậc cho công nhân ở nhà máy, xí nghiệp. Nội dung gồm hai phần. Phần thứ nhất: Vật liệu kim loại và nhiệt luyện gồm: những tính chất chung của kim loại, gang, thép, kim loại màu và hợp kim màu, sự biến đổi tính chất của kim loại khi nhiệt luyện và các phương pháp nhiệt luyện. Phần thứ hai: Vật liệu phi kim loại gồm các tính chất và công dụng của những vật liệu phi kim loại thường dùng trong ngành chế tạo cơ khí như, chất dẻo, gỗ, vật liệu compozit. Trong quá trình biên soạn, tổ môn đã tham khảo nhiều tài liệu vật liệu cơ khí của các trường dạy nghề, giáo trình của trường đại học Bách khoa Hà Nội và nhiều tài liệu khác Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được đồng nghiệp và bạn đọc góp ý kiến để tập tài liệu này ngày càng hoàn chỉnh hơn. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Chủ biên: Lê Văn Hùng 2 MỤC LỤC TT Nội dung Trang 1 Mục lục 2 2 Mở đầu. Ch­¬ng 1- Lý thuyÕt vÒ kim lo¹i vµ hîp kim 5 1.1.TÇm quan träng cña kim lo¹i vµ hîp kim 5 1.2.CÊu t¹o cña kim lo¹i vµ hîp kim 5 3 Ch­¬ng 2- Gang. 17 2.1.Khái niệm chung về gang.. 17 2.2.Các loại gang thường dùng. 19 4 Ch­¬ng 3-Thép. 23 3.1.Thép các bon. 23 3.2.Thép hợp kim. 27 5 Ch­¬ng 4-Kim loại màu và hợp kim màu. 43 4.1.Nhôm và hợp kim nhôm. 43 4.2.Đồng và hợp kim đồng. 44 4.3.Hợp kim làm ổ trượt. 46 6 Ch­¬ng 5-Nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện. 48 5.1.Nhiệt luyện. 48 5.2.Hóa nhiệt luyện. 64 7 Ch­¬ng 6-Vật liệu phi kim loại. 69 6.1. Chất dẻo 6.2. Đá mài - Cao su – Amiăng 69 70 6.3 . Dầu mỡ bôi trơn. 74 3 CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học : Vật Liệu Cơ Khí Mã số của môn học: MH CG 11 Thời gian của môn học: 45 giờ; (Lý thuyết: 39 giờ; Thực hành: 2 giờ; kiểm tra: 4 giờ) I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔN HỌC: - Vị trí: Vật liệu cơ khí là môn học kỹ thuật cơ sở trong chương trình đào tạo trung cấp nghề và cao đẳng nghề ngành cơ khí, Môn học được bố trí sau khi học sinh học xong các môn học chung, trước các môn học/ mô đun đào tạo chuyên môn nghề, - Tính chất: môn học này cung cấp cho học sinh những kiến thức cơ bản về các loại vật liệu thường dùng trong ngành cơ khí. Tạo điều kiện cho học sinh tiếp thu tốt các môn kỹ thuật chuyên ngành và thực tập nghề, đồng thời giúp cho người công nhân kỹ thuật sử dụng vật liệu có hiệu quả trong thực tiễn sản xuất sau này. II. MỤC TIÊU MÔN HỌC: Sau khi học sinh học xong môn này sẽ có khả năng: Kiến thức: -Trình bày được những kiến thức cơ bản cần thiết , có hệ thống về các loại vật liệu thường dùng trong ngành cơ khí ( cấu tạo , tính chất cơ bản , công dụng và ký hiệu cơ bản của vật liệu ) . Trên cơ sở đó sử dụng vật liệu một cách hợp lý đạt hiệu quả cao . Kỹ năng: -Phân biệt được các ký hiệu, mã hiệu của các loại vật liệu thường dùng trong chế tạo cơ khí. Giải thích được các ký hiệu thông dụng . -Lựa chọn được các phương pháp nhiệt luyện và áp dụng chúng vào trong sản xuất cơ khí . -Lựa chọn được đúng các loại vật liệu để chế tạo chi tiết, kết cấu trong sản xuất cơ khí. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: -Chấp hành nghiêm túc các qui định trong kiểm tra và sử dụng vật liệu. 4 III. NỘI DUNG MÔN HỌC: 1. Nội dung tổng quát và phân bố thời gian: Số TT Tên chương mục Thời gian (giờ) Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, Bài tập Thi/ Kiểm tra 1 Mở đầu. Ch­¬ng 1- Khái niệm vÒ kim lo¹i vµ hîp kim 6 4 2 0 1.1.TÇm quan träng cña kim lo¹i vµ hîp kim 2 2 0 0 1.2.CÊu t¹o cña kim lo¹i vµ hîp kim 3 1 2 0 2 Ch­¬ng 2- Gang. 7 4 2 1 2.1.Khái niệm chung về gang.. 1 1 0 0 2.2.Các loại gang. 6 3 2 1 3 Ch­¬ng 3-Thép. 10 7 3 0 3.1.Thép các bon. 5 3 2 0 3.2.Thép hợp kim. 5 3 2 0 4 Ch­¬ng 4-Kim loại màu và hợp kim màu. 7 4 2 1 4.1.Nhôm và hợp kim nhôm. 3 2 1 0 4.2.Đồng và hợp kim đồng. 3 1 1 1 4.3.Hợp kim làm ổ trượt. 1 1 0 0 5 Ch­¬ng 5-Nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện. 8 3 4 1 5.1.Nhiệt luyện. 4 2 2 0 5.2.Hóa nhiệt luyện. 4 2 2 0 6 Ch­¬ng 6-Vật liệu phi kim loại. 5 3 2 6.1. Chất dẻo 6.2. Đá mài - Cao su – Amiăng 3 2 1 0 6.3 . Dầu mỡ bôi trơn. 2 2 0 0 7 Thi kết thúc môn học 2 2 Cộng 45 25 15 5 5 Chương 1- Khái Niệm Về Kim Loại Và Hợp Kim Mã chương: MHCG 11-01 Giới thiệu chương: Trong thực tế, đặc biệt trong cơ khí và xây dựng, người ta không dùng thuần kim loại nguyên chất, nguyên tố hóa học và hợp chất hóa học mà thường là tổ hợp các chất cơ bản trên. Tính chất của vật rắn (vật liệu) phụ thuộc chủ yếu vào các cách sắp xếp của các phần tử cấu thành và lực liên kết giữa chúng. Trong chương này các khái niệm cơ bản sẽ được đề cập lại: cấu tạo nguyên tử, các dạng liên kết và cấu trúc tinh thể, không tinh thể (vô định hình) của vật rắn. Mục tiêu: - Trình bày được các khái niệm về kim loại và hợp kim - Trình bày được cấu trúc mạng tinh thể của các loại hợp kim khác nhau. - Rèn luyện tính tự giác, ý thức trong khi tham gia học tập. 1.1.Tầm quan trọng của kim loại và hợp kim: Các kim loại( sắt, đồng, nhôm, thiếc, chì, kẽm, vàng, bạc....) và hợp kim (gang, thép, đồng thau, đồng thanh, đuyara.) từ lâu đã được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân, trong lĩnh vực quốc phòng cũng như trong đời sống hàng ngày của con người. các kim loại và hợp kim đã và đang đóng vai trò rất quan trọng trong sự phát triển của xã hội loài người.chúng có nhiều tính chất quý như: có độ bền, độ dẻo cao, chống ăn mòn và chịu mài mòn tốt, tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt. nhờ đó có thể đáp ứng được những yêu cầu rất đa dạng của các ngành công nghiệp.vì vậy, kim loại và hợp kim là loại vật liệu chủ yếu và quan trọng nhất của công nghiệp hiện đại. một trong những chỉ tiêu để đánh giá sự phát triển của một quốc gia là khối lượng kim loại hợp kim được sản xuất và sử dụng trong một năm. Để chế tạo máy móc thiết bị phải có vật liệu. trong đó kim loại và hợp kim là vật liệu chủ yếu vì nó có nhiều tính chất và đặc điểm quan trọng nổi bật hơn hẳn so với các loại vật liệu khác. không thể có máy móc thiết bị nếu không có kim loại và hợp kim. Hàng năm, ngành công nghiệp chế tạo cơ khí sử dụng một khối lượng rất lớn kim loại và hợp kim để chế tạo ra các sản phẩm cơ khí. để có thể lựa chọn đúng các vật liệu thích hợp, thoả mãn các yêu cầu về kỹ thuật và tính kinh tế phục vụ cho việc chế tạo ra các chi tiết máy thì mỗi người công nhân, người cán bộ kỹ thuật cơ khí cần phải có kiến thức đầy đủ về loại vật liệu này. 1.2. Cấu tạo của kim loại và hợp kim: 1.2.1.Kim loại: 1.2.1.1. Khái niệm về kim loại: Kim loại là vật thể sáng, dẻo có thể rèn được, có tính dẫn nhiệt và dẫn điện cao. ngoài ra, đặc điểm phân biệt giữa kim loại và á kim là ở hệ số điện trở: ở kim loại hệ số này dương ( khi nhiệt độ tăng thì điện trở tăng), ở á kim hệ số này âm. Cấu tạo nguyên tử kim loại:  Mỗi nguyên tử là hệ thống phức tạp gồm: + hạt nhân( có nơtron và prôton) + các lớp điện tử bao quanh hạt nhân  Đặc điểm cấu tạo: 6 Số electron (e) hoá trị (số electron ở lớp ngoài cùng) rất ít, thường chỉ 1 đến 2 e) những electron này dễ bị bứt đi và trở thành electron tự do, còn nguyên tử trở thành ion dương. hoạt động của electron tự do quyết định nhiều đến các tính chất đặc trưng của kim loại như : tính dẻo, tính dẫn nhiệt, tính dẫn điện, ánh kim.... 1.2.1.2. Cấu tạo của kim loại nguyên chất: Kết quả nghiên cứu cho thấy kim loại có cấu tạo mạng tinh thể. mạng tinh thể gồm các ion dương dao động liên tục tại các nút mạng và các electron tự do chuyển động hỗn loạn giữa các ion dương tạo nên một mô hình không gian. 1. Định nghĩa: Mạng tinh thể là mô hình không gian mô tả quy luật hình học của sự sắp xếp các chất điểm trong vật tinh thể ( hình 1.1a) a, mặt tinh thể b, mạng tinh thể c, khối cơ bản Hình 1.1: cấu tạo mạng tinh thể 2. Cấu tạo của mạng tinh thể: Mạng tinh thể gồm 3 phần:  Mặt tinh thể: là các mặt đi qua các chất điểm, các mặt này luôn song song và cách đều nhau ( hình 1.1b)  Khối cơ bản: là hình khối nhỏ nhất có cách sắp xếp chất điểm đại diện chung cho mạng tinh thể ( hình 1.1c)  Thông số mạng: là khoảng cách giữa 2 tâm của các chất điểm kề nhau từ thông số mạng có thể tính ra các khoảng cách bất kỳ trong mạng ( hình 1.1c) đơn vị đo chiều dài thông số mạng là ăngstron (Å) hoặc kilôichxi (kx). 1Å = 810 cm; 1kx = 1,00202Å 1.2.1.3. Các kiểu mạng tinh thể thường gặp: 1. Mạng lập phương thể tâm : - Sơ đồ hoá : hình 1.2 - Cấu tạo : các nguyên tử nằm ở các đỉnh và giữa các khối của hình lập phương - Thông số mạng : a = b = c ( có 1 thông số mạng) - Số nguyên tử trong ô cơ bản riêng biệt: 8 +1 = 9 - Số nguyên tử của ô cơ bản trong mạng tinh thể: 8.1/8 + 1 = 2 - Các kim loại có kiểu mạng này là: Fe , cr, w, mo...... 7 Hình 1-2: mạng lập phương thể tâm 2. Mạng lập phương diện tâm: - Sơ đồ hoá: hình 1.3 - Cấu tạo: các nguyên tử nằm ở các đỉnh và giữa tâm các mặt của hình lập phương. - Thông số mạng: a = b = c - Số nguyên tử trong ô cơ bản riêng biệt: 8 + 6 = 14 - Số nguyên tử của ô cơ bản trong mạng tinh thể: 8.1/8 + 6.1.2 = 4 - Các kim loại có kiểu mạng này là: Fe, Cu, Ni, Hình 1-3: Mạng lập phương diện tâm 3. Mạng lục phương dày đặc: b a c 8 - Sơ đồ hoá: hình 1.4 - Cấu tạo: các nguyên tử nằm ở các đỉnh giữa 2 mặt đáy và 3 nguyên tử nằm ở trung tâm khối lăng trụ tam giác cách đều nhau - Thông số mạng: a = b/c ( có 2 thông số mạng) - Số nguyên tử trong ô cơ bản riêng biệt: 2.6 + 2 + 3 = 17 - Số nguyên tử của ô cơ bản trong mạng tinh thể : 12.1/6 + 2.1/2 + 3 = 6 - Các kim loại có kiểu mạng này là: Be, Mg, Ti, Co...... 4. Mạng chính phương thể tâm: Về cơ bản giống mạng lập phương thể tâm, chỉ khác kiểu mạng là hình hộp chữ nhật Hình 1.4: Mạng lục giác xếp chặt Hình 1.5: Mạng tinh thể chính phương 1.2.2. Hợp kim 1.2.2.1. Khái niệm: Hợp kim là sản phẩm của sự nấu chảy hay thiêu kết ( luyện kim bột) của 2 hay nhiều nguyên tố mà nguyên tố chủ yếu là kim loại để được vật liệu mới có tính chất kim loại. Ví dụ: - Thép, gang là hợp kim của sắt, cácbon và một số nguyên tố khác - Đồng thau là hợp kim của đồng và kẽm. 1.2.2.2. Cấu tạo của hợp kim: 1. Dung dịch rắn: khái niệm: Dung dịch rắn là pha tinh thể (có thành phần thay đổi) trong đó các nguyên tử của nguyên tố thứ nhất A vẫn được giữ nguyên kiểu mạng khi nguyên tố thứ hai B được phân bố vào mạng của A thay thế hoặc xen kẽ. 9 trong đó: - A là nguyên tố dung môi - B là nguyên tố hoà tan - Ký hiệu: A(B) Phân loại dung dịch rắn: a. Dung dịch rắn thay thế: là nguyên tử của nguyên tố hoà tan b thay thế cho các nguyên tố dung môi A ở chính các nút mạng của A( hình 1.6a) theo độ hoà tan lại chia ra: - dung dịch rắn hoà tan vô hạn: khi chất hoà tan B có thể hoà tan vào dung môi A với tỷ lệ bất kỳ - dung dịch rắn hoà tan có hạn: nếu lượng hoà tan của b trong a không thể vượt quá giá trị nhất định, nghĩa là sự thay thế chỉ xảy ra ở một tỷ lệ nào đó. b. Dung dịch rắn xen kẽ: các nguyên tử của nguyên tố hoà tan B nằm ở các lỗ hổng trong mạng tinh thể của nguyên tố dung môi A ( hình 1.6b) Các đặc tính của dung dịch rắn:  Có liên kết kim loại như kim loại nguyên chất. vì vậy, dung dịch rắn vẫn có tính dẻo tốt, tuy không cao bằng kim loại nguyên chất làm dung môi.  Thành phần hoá học thay đổi trong phạm vi nhất định mà không làm thay đổi kiểu mạng của chất dung môi.  Mạng tinh thể của dung dịch luôn bị xô lệch, còn lại thông số mạng khác với thông số mạng của dung môi. a) Dung dịch rắn thay thế b) Dung dịch rắn xen kẽ Hình 1.6: Dung dịch rắn 2. Hợp chất hoá học: Khái niệm: hợp chất hoá học là các pha phức tạp có thành phần hoá học hầu như cố định. tỷ lệ nguyên tử giữa các nguyên tố tuân theo quy tắc hoá trị. Ví dụ: 3Fe c = 3 Fe + C; 2 2Al 3O = 4Al + 3 2O Ký hiệu: mA nB Các đặc tính của hợp chất hoá học: - Cấu tạo mạng tinh thể khác hẳn với kiểu mạng tinh thể của các nguyên tố tạo nên nó. - Về tính chất: thường dòn, một số có độ cứng và nhiệt độ chảy rất cao 10 - Thành phần không đổi hoặc thay đổi trong phạm vi hẹp. 3.Hỗn hợp cơ học: Khái niệm: Khi hai nguyên tố không có khả năng hoà tan vào nhau và không liên kết được với nhau thì khi đông đặc, nguyên tử của cùng một nguyên tố sẽ liên kết với nhau tạo thành mạng tinh thể của nguyên tố đó và tạo thành hỗn hợp của 2 hay nhiều nguyên tố. ký hiệu: A+ B Đặc điểm của hỗn hợp cơ học: - Trong hỗn hợp cơ học các thành phần tạo nên hợp kim có bề mặt phân chia với nhau - Tính chất của hợp kim phụ thuộc vào tính chất của nguyên tố nào chiếm đa số. - Trong thực tế, thường gặp hợp kim là hỗn hợp của dung dịch rắn và hợp chất hoá học . ký hiệu: A(B) + mA nB 1.2.2.3. Các tính chất của hợp kim: Sở dĩ hợp kim được sử dụng rộng rãi trong chế tạo cơ khí là vì về nhiều mặt nó ưu việt hơn kim loại nguyên chất. 1. Hợp kim có cơ tính cao hơn kim loại nguyên chất: Vật liệu chế tạo cơ khí phải có cơ tính cao, về phương diện này hợp kim hơn hẳn kim loại nguyên chất. kim loại nguyên chất có độ bền, độ cứng thấp, không thích hợp để chế tạo các chi tiết máy. còn hợp kim nói chung có độ bền, độ cứng cao hơn, nên chi tiết máy làm ra chịu tải lớn hơn, ít bị mài mòn và có thời gian sử dụng dài hơn. còn tính dẻo dai tuy có thấp hơn kim loại nguyên chất song vẫn nằm trong giới hạn thoả mãn các yêu cầu của chế tạo cơ khí. Đặc biệt, một số hợp kim có những tính chất quý như: độ bền rất cao, tính cứng nóng cao, chống ăn mòn.... 2. Hợp kim có tính công nghệ tốt: Có cơ tính tốt chưa đủ, để chế tạo thành các chi tiết, bộ phận máy, còn cần phải có tính công nghệ tốt. kim loại nguyên chất có tính dẻo cao dễ biến dạng dẻo (kéo sợi, cán thành tấm, lá......) nhưng tính đúc, gia công cắt gọt kém.tuỳ theo thành phần các hợp kim khác nhau có thể có tính đúc tốt, tính gia công cắt gọt cao và có khả năng hoá bền bằng nhiệt luyện.... 3. Tính kinh tế cao: Về mặt kỹ thuật luyện kim, chế tạo hợp kim thông thường dễ hơn hợp kim nguyên chất. với kỹ thuật hiện đại, việc hợp kim loại nguyên chất vẫn còn gặp nhiều khó khăn do phải khử bỏ triệt để các tạp chất. vì vậy, sử dụng hợp kim trong chế tạo cơ khí là kinh tế hơn. 1.3. Tính chất chung của kim loại và hợp kim 1.3.1.Ttính chất vật lý: 1. Vẻ sáng mặt ngoài: Chia ra làm 2 loại: kim loại đen và kim loại màu - Kim loại đen và hợp kim đen: là Fe và hợp kim của Fe với C ( thép, gang) - Kim loại màu và hợp kim màu: là tất cả các kim loại và hợp kim còn lại 2. Khối lượng riêng Là số đo khối lượng vật chất chứa trong một đơn vị thể tích của vật thể: 11  = V m ( kg/ 3m ) Trong đó: - m: là khối lượng của vật thể (kg) - v: là thể tích của vật thể ( 3m ) 3. Trọng lượng riêng: Là trọng lượng của một đơn vị thể tích của vật thể d = V P ( kg/m 3m hoặc n/m 3m ) trong đó: p - là trọng lực của vật(kg, 1kg  10n) 4. Tính nóng chảy: Là tính chất của kim loại sẽ chảy loãng khi nung nóng và đông đặc khi làm nguội 5.Ttính dẫn điện: Là khả năng dẫn điện của kim loại và hợp kim 6. Tính truyền nhiệt: Là khả năng truyền nhiệt của kim loại và hợp kim khi đốt nóng và khi làm nguội. 7. Tính nhiệt nung: Là nhiệt lượng cần thiết để làm tăng nhiệt độ của kim loại lên 1C 1.3.2.Ttính chất hoá học: 1. Khái niệm: Là khả năng của kim loại và hợp kim chống lại tác dụng hoá học của môi trường xung quanh. 2. Các đặc trưng cơ bản:  Tính chống mòn: là khả năng kim loại và hợp kim chống lại sự phá huỷ của hơi nước hoặc ôxy trong không khí ở nhiệt độ thường và nhiệt độ cao  Tính chịu axit: là khả năng của kim loại và hợp kim chống lại tác dụng của các môi trường có axít. 1.3.3.Ttính công nghệ: 1. Khái niệm: Tính công nghệ của kim loại và hợp kim là khả năng chịu các dạng gia công khác nhau. 2.Các đặc trưng cơ bản: Tính đúc, tính hàn, tính gia công cắt gọt, gia công áp lực, tính nhiệt luyện một kim loại hay hợp kim nào đó mặc dù có những tính chất rất quan trọng nhưng tính công nghệ kém thì cũng rất khó được sử dụng rộng rãi vì khó chế tạo thành sản phẩm. 1.3.4.Tính chất cơ học( còn gọi là cơ tính): 1. Khái niệm: Tính chất cơ học là biểu thị khả năng chống lại các tác dụng của ngoại lực. 2. Các đặc trưng cơ bản của cơ tính:  Độ dẻo: là khả năng thay đổi được hình dáng của kim loại và hợp kim mà không bị phá huỷ dưới tác dụng của ngoại lực.  Độ bền: là khả năng của kim loại và hợp kim chống lại sự phá huỷ khi có ngoại lực tác dụng.  Độ cứng: là khả năng của kim loại và hợp kim chống lại sự biến dạng dẻo cục bộ của bề mặt kim loại và hợp kim dưới tác dụng của tải trọng bên ngoài tại chỗ ta ấn vào đó một vật cứng hơn. 12  Độ đàn hồi: là khả năng của kim loại và hợp kim có thể trở lại hình dáng hoặc trạng thái ban đầu sau khi bỏ lực tác dụng. cơ tính của kim loại và hợp kim được xác định bằng cách thử nghiệm các mẫu vật trên các thiết bị chuyên dùng như: máy thử kéo nén, máy thử độ cứng. 1.4. Phương pháp thử cơ tính của kim loại và hợp kim: 1.4.1. Thử độ cứng: 1.4.1.1. Thử độ cứng theo phương pháp brinen(HB): Ấn một tải trọng p lên trên vật thể cần đo qua một viên bi cầu bằng thép đã tôi có đường kính d = 2,5 (5 hoặc 10 mm) rồi đo đường kính vết lõm d (hình 1.7a) Hình 1.7: Sơ đồ đo độ cứng brinen Độ cứng brinen được xác định bởi tỷ số của tải trọng p với diện tích f của vết lõm có dạng mặt cầu. HB = F P = )( 2 22 dDDD P  (kg/m 2m ) Từ biểu thức trên thấy rõ, chỉ cần đo được d sẽ tính được độ cứng hb (người ta dùng các bảng lập sẵn). với viên bi thép (làm bằng thép x15 tôi) thường dùng chỉ đo được vật liệu có độ cứng giới hạn là 4500/ m 2m . tức là, chỉ đo được các thép ủ, các loại gang, kim loại và hợp kim màu. trong thực tế sản xuất thường hay dùng cách đo độ cứng Rocoen tiện lợi hơn. 1.4.1. 2. Thử độ cứng theo phương pháp Rocoen( HR): Ấn một tải trọng nhất định lên trên vật cần đo qua viên bi thép có đường kính d = 1/16 inch  1,5875 mm hoặc mũi kim cương hình nón có góc ở đỉnh ỏ = 120. chiều sâu vết lõm được xác định bằng đồng hồ so với giá trị của mỗi vạch là 0,002 mm. do đó nhận được ngay giá trị độ cứng sau khi bỏ tải trọng ( hình 1.7b) Trong phương pháp này, đầu tiên tác dụng tải trọng sơ bộ là 10 kg ( chiều sâu vết lõm h do tải trọng này không được dùng để tính độ cứng). sau đó tác dụng thêm tải trọng chính. sau khi bỏ tải trọng chính đi, đồng hồ đo sẽ chỉ độ sâu h gây ra do tải trọng chính tác dụng và chuyển đổi ngay ra độ cứng. d h d h p o 120 13 Hình 1.8: Sơ đồ đo độ cứng Rocoen Trên máy thử độ cứng rocoen có 3 thang A,B, C của đồng hồ đo với phạm vi dùng như sau: - Khi đo độ cứng bằng mũi kim cương với tải trọng tổng cộng là 60 kg thì đọc trị số trên thang A. ký hiệu là HRA( để đo loại vật liệu rất cứng như hợp kim cứng). - Khi đo độ cứng bằng mũi kim cương với tải trọng tổng cộng là 150 kg thì đọc trị số trên thang C. ký hiệu là HRC ( để đo loại vật liệu cứng như thép tôi), thanh đo của hrc từ 20 đến 67. - Khi đo độ cứng bằng viên bi thép với tải trọng tổng cộng là 100kg thì đọc trị số trên thang B. ký hiệu là HRB ( để đo vật liệu có độ cứng thấp như: thép, gang ở trạng thái ủ). thang đo của HRB từ 25 đến 100. 1.4.2. Phương pháp thử độ bền: Để xác định các đặc trưng của độ bền, người ta dùng phương pháp thử kéo trên máy thử kéo đặc biệt với mẫu thử có tiết diện tròn và chiều dài gấp 10 lần đường kính ( ol = 10 od ). tăng dần lực kéo đến macP là lực làm cho mẫu thử bị đứt. Hình 1.9: mẫu thử kéo oL - chiều dài mẫu trước khi kéo; oF - tiết diện ngang mẫu trước khi kéo * biểu đồ kéo kim loại: Gồm 3 giai đoạn: - Giai đoạn biến dạng đàn hồi : l tỷ lệ thuận với p ( ứng với op) - Giai đoạn biến dạng dẻo kèm với biến dạng đàn hồi: l tăng t nhiều so với tăng tải trọng p ( ứng với pa) - Giai đoạn phá huỷ: khi p đạt tới macP trong kim loại xuất hiện vết nứt, mẫu thử bị đứt ( ứng với abc) f đầu kẹp mẫu o l 14 Hình1.10: biểu đồ kéo kim loại Giới hạn bền được xác định theo công thức: b = oF Pmax ( mn/ 2m , n/m 2m , hoặc mpa) 1mpa(mêgapascal) = 1 n/m 2m trong đó: macP là tải trọng lớn nhất làm cho mẫu thử bị đứt oF là diện tích tiết diện ban đầu của mẫu thử. 1.4.3. Phương pháp thử độ dẻo: Thử độ dẻo bằng phương pháp thử kéo ( giống như phương pháp thử độ bền). độ dẻo được đặc trưng bởi thông số: - độ giãn dài tương đối: (%)  = %100 o ok L LL  Trong đó: - oL là chiều dài tính toán của mẫu trước khi kéo ( mm) - kL là chiều dài của mẫu sau khi kéo đứt (mm) - độ thắt tỷ đối:  = %100 o ko F FF  Trong đó: - oF là tiết diện ngang cảu mẫu trước khi kéo(m 2m ) - là tiết diện ngang của mẫu sau khi đứt ở nơi hình thành cổ thắt (m 2m ) c b a p p p p a p b a'' a' o tả i tr ọ ng p độ biến dạng l 15 Hình 1.11: Đường cong biểu thị quan hệ giữa lực kéo và độ giãn dài của thép kết cấu 1.5. Hiện tượng biến cứng bề mặt kim loại 1.5.1. Khái niệm: Là hiện tượng mà ở bề mặt của chi tiết có độ cứng cao hơn so với bên trong. 1.5.2. Nguyên nhân:  Khi đúc, do bề mặt có tốc độ nguội nhanh nên trong tổ chức kim loại cácbon tồn tại dưới dạng xêmentit ( CFe3 )  Do hiện tượng thoát cacbon trên bề mặt phôi khi đúc hoặc rèn làm xuất hiện ứng suất dư.  Do khi rèn, nhiệt độ rèn và phôi rèn thấp quá nhiệt độ quy định làm mạng tinh thể bị xô lệch quá giới hạn cho phép, lúc đó tạo nên ứng suất dư.  Do trong quá trình nấu luyện hợp kim, lượng tạp chất trong thép hoặc gang không đúng tỷ lệ nhất định gây nên sự biến thiên thể tích trong vật liệu. do vậy xuất hiện ứng suất dư. 1.5.3. Hậu quả của biến cứng: - Gây khó khăn trong quá trình cắt gọt, giảm năng suất và chất lượng gia công - Làm vỡ, mẻ dụng cụ cắt, gây rung động hệ thống công nghệ, làm giảm độ bền của máy, dao. 1.5.4. Biện pháp ngăn ngừa và khắc phục biến cứng: Ngăn ngừa: thực hiện đúng quy trình công nghệ khi đúc hoặc rèn Khắc phục: nếu kim loại và hợp kim bị biến cứng bề mặt, cần tiến hành thường hoá hoặc ủ trước khi gia công cắt gọt Ví dụ: gang sau khi đúc bị biến cứng bề mặt (có CFe3 ) độ gión dài (mm) p h ụ t ả i (k g ) c b a p o 16 Câu hỏi ôn tập chương 1 1. Từ đặc điểm cấu tạo nguyên tử kim loại, hãy giải thích một số tính chất của kim loại như : tính ánh kim, tính dẫn nhiệt, dẫn điện và tính dẻo? 2. Thế nào là mạng tinh thể? nêu các đặc trưng của mạng tinh thể? 3. Cho biết đặc điểm cấu tạo của các mạng tinh thể thường gặp? 4. Thế nào là hợp kim? tại sao trong chế tạo máy thường dùng hợp kim mà không dùng kim loại nguyên chất? 5. Trình bày cấu tạo của hợp kim dưới dạng hỗn hợp cơ học, dung dịch rắn, hợp chất hoá học? 6. Cơ tính của kim loại và hợp kim là gì? nêu đặc trưng của độ dẻo , độ bền? 7. Độ cứng của kim loại và hợp kim là gì? trình bày phương pháp thử độ cứng Brinen và Rocoen? 8. Hiện tượng biến cứng bề mặt kim loại là gì? nêu nguyên nhân, tác hại và biện pháp ngăn ngừa, khắc phục biến cứng? t= (850 - 900c) ủ Fe3c 3 Fe + c ( graphit) 17 Chương2: GANG Mã chương: MHCG 11-02 Giới thiệu chương Hiện nay kim loại sắt và hợp kim của sắt là (gang , thép) được dùng rộng rãi trong các ngành kinh tế và đang đóng vai trò quan trọng trong sự tiến hóa của xã hội loài người. Gang là vật liệu chủ yếu của công nghiệp cơ khí và các phương tiện giao thông vận tải, một khối lượng thép khá lớn được sử dụng trong xây dựng. Sở dĩ gang được sử dụng rộng rãi để chế tạo máy và công cụ là do chúng có nhiều cơ tính tốt đảm bảo được các yêu cầu đề ra. Để sử dụng gang trong công nghiệp cơ khí một cách hợp lý nhất, những người làm công tác cơ khí cần phải có những kiến thức nhất định về gang. Chương Gang sẽ giới thiệu đến độc giả về thành phần hóa học, tính chất , ký hiệu, công dụng của gang. Mục tiêu: - Trình bày khái niệm về gang , cách phân loại gang và các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của gang ; - Phân biệt được gang qua các ký hiệu; - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì cẩn thận, nghiêm túc chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập. 2.1. Khái niệm về gang 2.1.1. Định nghĩa: Gang là hợp kim của sắt và các bon với lượng c= ( 2,14  6,67)%. ngoài ra còn có một số tạp chất như: Mn, Si, p, s. 2.1.2. Thành phần hoá học và tổ chức tế vi:  Thành phần hoá học: + C = ( 2,14  6,67)% thường dùng gang có c = (34)% + Si = (14,25)% + Mn = (22,5)% trong gang trắng, Mn < 1,3% trong gang xám +P = (0,10,2)% + S  0,15%  Tổ chức tế vi: + Cacbon ở trạng thái liên kết hợp chất hóa học( CFe3 ) thường gặp trong gang trắng. + Cacbon ở trạng thái tự do( graphit) với các dạng tấm, phiến, cụm bông, cầu thường gặp trong gang xám, gang dẻo, gang cầu. 2.1.3. Cơ tính và công nghệ: 1.Cơ tính: + Nhìn chung gang là loại vật liệu có độ bền kéo thấp,độ dòn cao. + Trong gang xám, gang dẻo, gang cầu, tổ chức graphit tồn tại như những lỗ hổng có sẵn trong gang, là nơi tập trung ứng suất lớn làm gang kém bền. Tuy nhiên, graphit có ảnh hưởng tốt đến cơ tính như: tăng khả năng chống mài mòn do ma sát ( vì bản thân graphit có tính bôi trơn, thêm vào đó có ``lỗ hổng”, graphit là nơi chứa dầu bôi trơn) làm tắt rung động và dao động cộng hưởng. 2.Tính công nghệ: + Tính đúc tốt( có nhiệt độ nóng chảy thấp và tính chảy loãng cao) + Tính gia công cắt gọt tốt, vì độ cứng tốt, phoi dễ gẫy vụn 18 + Không rèn được. 2.1.4. Công dụng: Nói chung, gang có tính tổng hợp không cao như thép,nhưng có tính đúc tốt, dễ cắt gọt, chế tạo đơn giản hơn và rẻ. vì vậy, các loại gang có graphit dùng rất nhiều trong chế tạo cơ khí, dùng để chế tạo các loại chi tiết chịu tải trọng tĩnh và ít chịu va đập như: bệ máy, vỏ..... 2.1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất chung của gang 1. Ảnh hưởng của cacbon: a. Khi cacbon ở dạng tạp chất : - CFe3 có độ cứng rất cao nên làm gang rất cứng và dòn, khó gia công cắt gọt - Khi % c tăng thì % fe cũng tăng làm cho gang càng cứng, độ dòn càng cao, độ bền giảm. b. Khi cacbon ở dạng đơn chất: - Graphit có độ bền rất thấp( coi như những khoảng trống trong gang) - Khi % c tăng thì % graphit cũng tăng làm cho tính dòn tăng, độ bền giảm - Khi hình dạng graphít tập trung càng gọn, kích thước hạt càng nhỏ thì độ bền của gang càng cao, khả năng chịu va đập càng tốt. - Khi graphit càng tăng làm cho gang càng dòn, cắt gọt càng tốt, khả năng chịu mài mòn của gang càng cao. c. Sự tạo thành xêmentit và graphit trong gang:  Khi gang lỏng phụ thuộc vào 2 yếu tố: - Tốc độ làm nguội: khi làm nguội nhanh dễ tạo thành xêmentit khi làm nguội chậm dễ tạo thành graphit - Thành phần hoá học: + Nếu tăng hàm lượng mn dễ tạo thành xêmentit + Nếu tăng hàm lượng si dễ tạo thành graphít  Khi gang ở trạng thái rắn: graphít tạo thành do ủ gang trắng 2. Ảnh hưởng của các nguyên tố khác: a. Ảnh hưởng của Mn: - Mn cản trở sự tạo thành graphit, thường khống chế Mn = ( 0,5 1) % b. Ảnh hưởng của Si: - si thúc đẩy sự tạo thành graphit - tuỳ theo yêu cầu mà khống chế si = ( 1,5  3)% c. Ảnh hưởng của P: - làm tăng tính chảy loãng của gang, thường dùng p = (0,1  0,2)% d. Ảnh hưởng của S: -S cản trở sự tạo thành graphit trong gang, làm xấu tính đúc của gang - Lượng S càng ít càng tốt: + Với vật đúc nhỏ s  0,08% + Với vật đúc lớn s  (0,1  0,2)% 2.2. Các loại gang thường dùng: 2.2.1. Gang trắng: 1. Thành phần tổ chức C: t= (850 - 900c) ủ Fe3c 3 Fe + C ( graphit) 19 - Thành phần: c = (3,5  4,3)% - Tổ chức C: tồn tại ở dạng CFe3 , pha này chiếm tỷ lệ rất lớn ( 50% trong tổ chức của gang) 2. Tính chất:  Lý tính: trên bề mặt gẫy của gang có màu sáng trắng do cacbon ở trạng thái hợp chất hóa học CFe3 . do đó gọi là gang trắng.  Cơ tính: + Do c ở dạng CFe3 nên gang rất cứng ( 650  700) hb và dòn. do đó không thể gia công cắt gọt, không thể dùng gang thuần trắng để làm các chi tiết máy có độ chính xác cao. + Độ dẻo, độ bền thấp + Có khả năng chịu mài mòn tốt  Tính kinh tế: phương pháp chế tạo gang trắng đơn giản, giá thành rẻ. 3.Công dụng: - Do gang trắng rất cứng và có tính chống mài mòn tốt nên được dùng làm các chi tiết yêu cầu độ cứng cao ở bề mặt làm việc trong điều kiện chịu mài mòn như: bi nghiền, bề mặt trục cán, mép lưỡi cày, bề mặt vành bánh xe lu... ( cần chú ý là không làm toàn bộ chi tiết bằng gang trắng, vì như vậy dễ bị gãy, vỡ và chỉ tạo cho lớp bề mặt là gang trắng, còn lõi vẫn là gang graphit. muốn bề mặt bị biến trắng người ta làm nguội nhanh bề mặt đúc) - Phần lớn gang trắng được dùng để sản xuất thép, một phần dùng để ủ thành gang dẻo. 2.2.2. Gang xám: 1.Thành phần và tổ chức C:  Thành phần: c = ( 2,8  3,2)% ngoài ra còn có Mn = (0,5  0,8)%; Si = (0,5 3)% p = (0,15 0,4)% ; s = (0,12 0,2)%  Tổ chức tế vi: gang xám là loại gang mà phần lớn cacbon nằm ở dạng tự do( gọi là graphit). graphít trong gang xám có dạng tấm ( hay phiến) cong tự nhiên.  phân loại: tuỳ theo mức độ tạo thành graphit mạnh hay yếu, gang xám được chia ra các tổ chức sau: + Gang xám ferit: có mức độ tạo thành graphít mạnh nhất. tất cả cacbon đều ở dạng tự do, không có xêmentit. gang chỉ có 2 pha: graphit và nền kim loại là ferit + gang xám ferit - peclit: có mức độ tạo thành graphit mạnh, lượng cacbon liên kết ( CFe3 ) chỉ khoảng 0,1  0,6% tạo ra nền kim ...0si2Mo được dùng để chế tạo supap xả cho động cơ ô tô, máy kéo loại nhỏ và vừa. các số hiệu 30cr13ni7si2, 45cr14ni14w2mo được dùng làm supap xả cho các động cơ công suất lớn hơn. các số hiệu 15cr12wNiMoV, 12cr13, 15cr11Mov được dùng làm cánh tuốc bin hơi làm việc ở nhiệt độ 540 5600c. Nimônic là hợp kim bền nóng tốt gồm 4 nguyên tố ni, cr, ti, Al ( cr20%, Al1%, ti2%, còn lại là ni), có ký hiệu là ni77cr20ti2al. loại hợp kim này được dùng để chế tạo các chi tiết làm việc ở nhiệt độ cao trong các động cơ phản lực, tuốc bin khí. 3.3. Cách ký hiệu vật liệu của một số nước 3.3.1 Ký hiệu thép của mỹ: Mỹ là nước có nhiều hệ tiêu chuẩn, trong đó có 2 hệ thống tiêu chuẩn có uy tín là SAE và ASTM. Ký hiệu mác thép của mỹ gồm 4 chữ số viết liền nhau, trong đó: - Chữ số đầu chỉ loại thép: số 1- loại thép các bon; số 2- loại thép niken; số 3 – loại thép crôm- niken; số 4- loại thép moliđen; số5- loại thép crôm; số6- loại thép crôm- vanađi; số 7- loại thép vonpham; số8- loại thép silic- mangan. - chữ số thứ 2 chỉ hàm lượng gần đúng tính theo phần trăm của nguyên tố hợp kim trong thép. - hai chữ số tiếp theo chỉ hàm lượng các bon trong thép tính theo phần vạn. ví dụ: 1045: số 1 chỉ loại thép các bon số 0 chỉ thép không có nguyên tố hợp kim số 45 chỉ hàm lượng các bon theo phần vạn, tức là 0,45%. 5140: số 5 chỉ loại thép crôm số 1 chỉ hàm lượng crôm trong thép là 1% số 40 chỉ hàm lượng các bon là 0,4% 3.3.2 Ký hiệu kim loại và hợp kim của nhật bản: Nhật bản chỉ dùng một tiêu chuẩn jis với đặc điểm là dùng hoàn toàn hệ đo lường quốc tế. 34 Cách ký hiệu: Thép bắt đầu bằng chữ S Nhôm và hợp kim nhôm bắt đầu bằng chữ A Đồng và hợp kim đồng bắt đầu bằng chữ C Thép các bon để chế tạo máy ký hiệu là SSxxc hoặc SSxxck trong đó xx là số chỉ phần vạn các bon trung bình . Thép hợp kim để chế tạo máy: ký hiệu theo nguyên tố hợp kim và các bon. Ví dụ: Scr: thép crôm; SMn: thép mangan; SNcr: thép niken- crôm SACM 645: thép hợp kim nhôm- crôm- môlipđen có 0,45%c; sumx: thép dễ cắt; SKX: thép các bon dụng cụ; supx: thép ổ lăn; sus: thép không gỉ; suhxxx: thép chịu nhiệt. Gang được ký hiệu như sau: Fcxxx: gang xám; Fcdxxx: gang tàu. 3.3.3. Cách ký hiệu mác kim loại của trung quốc: Bảng 3 : cách ký hiệu gang của trung quốc (gr297-300-62) tên gọi ví dụ & ký hiệu giải thích gang xám HT20-4 “HT” là hai chữ cái phiên theo âm hán “gang xam” chữ số 20 đằng sau chỉ sức bền kéo thấp nhất và chữ số 40 chỉ sức bền uốn thấp nhất (KG/cm2 ) gang cầu QT45-5 “QT” là hai chữ cái phiên âm theo âm hán “gang cầu” chữ số 45 liền nhau chỉ sức bền kéo thấp nhất và chữ số 5 chỉ độ giãn dài nhỏ nhất (%) gang dẻo KT30-6 “KT” là phiên theo âm hán “gang dẻo”, chữ số 30 chỉ sức bền kéo thấp nhất (KG/ cm2), số 6: độ giãn dài nhỏ nhất (%) thép các bon ZG-15 “ZG” là hai chữ cái phiên theo âm hán “thép đúc” chữ số 15 chỉ hàm lượng các bon bình quân. Ví dụ : QT50-15 là gang cầu có sức bền kéo không dưới 50kg/cm2 và độ giãn dài không thấp hơn 1,5%. ht 25-47 là gang xám có sức kéo không dướ 20kg/ cm2, sức bền uốn không dưới 47kg/cm2 KT20-4 là gang dẻo có sức bền kéo không dưới 50kg/cm2 độ giãn dài không dưới 4%. bảng 4: phương pháp biểu thị kim loại mầu và hợp kim màu thường dùng của trung quốc ( theo gb340-64 ) tên gọi ký hiệu, phiên âm, hán văn tên gọi ký hiệu phiện âm hán văn đồng T bôt nhôm phun flp nhôm L bột nhôm làm vật liêu sơn phủ flu magiê M bột nhôm mịn flx niken N hợp kim cứng vonfram – coban yg đồng vàng H hợp kim cứng vonfram- titan –coban yt đồng thanh Q các bít đúc yz nhôm cứng ly hợp kim đúc z 35 B¶ng 5- B¶ng ®èi chiÕu c¸c lo¹i thÐp th­êng dïng nhÊt cña c¸c n­íc Lo¹i vËt liÖu Nga T.Quèc Mü Ph¸p §øc TiÖp NhËt Anh TOCT Ph­¬ng ¸n míi SAE AISI AFNOR DIN CSN JIS BS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ThÐp kÕt cÊu lo¹i tèt 05K 05F 1006 C1006 - - 12013 - - 08 08 1008 C1008 - - 12010 S9CK En24/1 08K 08F 1006 C1003 - - 11360 SPCH1 En2A/1 10 10 1010 C1010 XC10 C10,CK10 12010F S10C En2A/1 10K 10F 1010 C1010 - - - SPH2 En2A 15 15 1015 C1015 XC12 C15,CK15 - S15C En2E 20 20 1020 C1020 XC18 C20,C22 11416 S20C En3A 20K 20F 1020 C1020 - - - SPH3 En2C 25 25 1025 C1025 - C25 12030 S25C En3 30 30 1030 C1030 XC32 - 12031 S30C En1 35 35 1035 C1035 XC35 C35, CK35 12040 S35C En8A 40 40 1040 C1040 XC42 - 12041 S40C En6 45 45 1045 C1045 XC45 C45,CK45 12050 S45C En8D 50 50 1050 C1050 XC48 C50, CK53 12051 S50C En43J 55 55 1055 C1055 XC55 CF56 12060 S55C En9K 60 60 1060 C1060 - C60,DK80 12061 - En43D 65 65 1064 C1064 XC65 CK67 12062 - En42B 70 70 1070 C1070 XC70 CK70 12072 - Rn42E 75 75 1074 C1074 - C75 12081 - En42C 80 80 1078 C1078 XC80 - - - En42T 85 85 1085 C1085 - - 12090 - En42D 155 15Mn 1016 C1016 - - 12020 - En32B 20 20Mn 1022 C1022 - - - - En3C 25 25Mn 1026 C1026 - - - - En3B 30 30 Mn 1033 C1033 - - - - En5 35 35Mn 1037 C1037 - - - - - 40 40Mn 1039 C1039 - 40Mn4 - - En8 45 45Mn 1046 C1046 - - - - En43B 50 50Mn 1050 C1050 - - - - En43 A 36 65 65Mn 1065 C1065 - - - - En49 A 55C 55MnSi - - - 53MnSi4 14260 - - 55 55MnSi 6254 6254 - 55Si7 - - - ThÐp lß xo 60C 60SiMn - - - 65SiMn5 - - - 55C2 55Si2Mn 9255 9255 55S6 55Si7 13261 - En45 60C2A 60SiMnA 9260 9260 - 65Si7 - SUP 7 En45 A 63C2A 63Si2MnA - - - 66Si7 13270 - - 60C2XA 60Si2CrA 9260 9262 - 67SiCr5 - - - 50X 50CrMn - - - - - SUP 9 - 50XA 50CrVA 6150 6150 50CV4 50CrV4 16260 SUP 10 En70. En50 ThÐp tù ®éng A12 Y12 1112 B1112 10F2 10520 - SU M1 A En1A A20 Y20 1120 C1120 20F2 22S20 - SU M3 En32 A30 Y30 1130 C1130 - 27S20 - SU M4 En7 A40 Y40Mn 1141 C1141 45MF4 40S20 - SU M5 En8C M ThÐp hîp kim kÕt cÊu 20Mn2 1024, 1320 C1024, 132 - 20Mn5 13120 - En14 A 302 30Mn2 1330 1330 32M5 30Mn5 13141 - En15 352 35Mn2 1335,103 6 1335,C1036 35M5 30Mn5 13242 - - 402 40Mn2 1340,104 1 1345,C1041 40M5 - 13250 - En15B 452 45Mn2 1345,104 7 1345,C1047 45M5 46Mn7 - - - 302 50Mn2 1052 C1052 - - - - - 362C 36Mn2Si - - - 37MnSi5 13240 - - 42Mn2V - - - 47MnV7 13242 - - 15X 15Cr 5115 5115 12C3 15Cr3 14120 - - 37 ThÐp hîp kim kÕt cÊu 20X 20Cr 5120 5120 18C3 - - SCr2 2 En207 30X 30Cr 5130 5130 32C4 34Cr4 15140 SCr2 En18 A 40X 40Cr 5140 5140 30C4 41Cr4 14150 SCr4 - 45X 45Cr 5145 5145 45C4 - - SCr5 - 50X 50Cr 5150 5150 - - 14341 - - 38XC 38CrSi - - - - - - - 20X 20CrMn 5120 5120 2CMC5 20MnCr5 14221 - - 35X2 35CrMn2 - - - - 44-40 - - 40X 40CrMn 5140 5140 - - - - - 25XC 25CrMnSi - - - - 14330 - - 30C 30CrMnSi - - - - 14331 - - 35XCA 35CrMnSi A - - - - 14342 - - 20X 20CrV 6120 6120 18CV9 - 15232 - - - 35CrV - - - 30CrV9 15230 - - 40XA 40CrVA 6140 6140 40CV4 42CrV6 15151 - - 50XA 50Cr2VA 6150 6150 50CV4 50CrV4 15260 En50 18X 18CrMnTi - - - - - En47 30X 30CrMnTi - - - - - - 15M 16Mo 4015 4015 - 14Mo3 - - 12XM 12CrMo - - 12CD4 13CrMo4 - - - 15XM 15CrMo - - 12CD4 16CrMo4 15121 SCM 21 - 20XM 20CrMo 4120 4120 20CD4 20CrMo5 15124 SCM 22 - - 25CrMo 4125 4125 25CD4 25CrMo4 15130 - - 30XM 30CrMo 4130 4130 - - 15131 SCM 2 - 35XM 35CrMo 4135 4135 35CD4 34CrMo4 - SCM 3 En19B - 42CrMo 4142 4142 45CD4 42CrMo4 - SCM 4 En19C 38 38XЮ 38CrAlA - - - 34CrAl6 14340F - - 38XMЮA 38CrMoAl - - - 32AlCrMo 15340 - En41 - 40B 10B40 - - - - - - - 45B 10B45 - - - - - - - 40MnB 14B40 - - - - - - - 45MnB 14B45 - - - - - - 40XP 40CrB 51B40 - - - - - - 40XP 40CrMnB 51B40 - - - - - - 20XH (20CrNi) 3120 3120 20NC 18CrNi8 16220 SNC 21 En351 L 40XH (40CrNi) 3140 3140 35NC6 35NiCr6 16250 SNC 22 - 12XH2 (12CrNi2A ) 3125 3125 10NC11 14NiCr10 - - - 12XH3A (12CrNi3A ) 3310 3310 14NC12 14Ni Cr14 16420 - En36 A 12XH4A (12CrNi4A ) 3312 3312 12NC15 14Ni Cr18 - - En39 A 20XH3A 20CrNi3A - - - 22Ni Cr14 - - - 20XH4A 20Cr2Ni4A 3316,332 0 3316,3320 20NC14 20Ni Cr14 - - - 30XH3A 30CrNi3A 3325,333 0 3325,3330 30NC12 28(36)NiCr 10 16331 SNC 2 En30 40XHMA 40CrNiMo A 4340 4340 35NCD6 36CrNiMo 4 16641 SNC M5 En110 ThÐp Ýt hîp kim cã ®é bÒn cao 092 69Mn2 - - - - - - - 14 14Mn - - - 14Mn14 - - En32 M 19 19Mn - - - 19Mn5 - - - 102Cд 10MnSiCu - - - - - - - 15C 15MnSi - - - - - - - 182C 18MnSi - - - - - - - 252C 25MnSi - - - - - - - ThÐp ШX6 GCr6 50100 E50100 100C3 105Cr2 14101 - - 39 æ l¨n ШX9 GCr9 51100 E51100 100C5 105Cr4 14102 SuJ1 - ШX15 GCr10 52100 E63100 100C6 100Cr6 14100 SuJ2 En31 ШX15Cr GCrSiMn - - - 100CrM6 14200 SuJ3 - ThÐp c¸c bon dông cô Y7,Y7A T7,T7A - - XC65 C70W2,C7 0W1 - SK7 - Y8,Y8A T8,T8A W1-0,8C - XC85 C85W2,C8 5W1 19752 SK6 - Y9,Y9A T9,T9A W1-0,9C - XC95 C90W3 19193 SK5 - Y10,Y10A T10,T10A W1-1,0C - - C100W2, C100W1 19192 SK4 - Y11,Y11A T11,T11A - - XC110 C110W1 19191 SK3 - Y12,Y12A T12,T12A W1-1,2C - XC120 C115W2 19221 SK2 - Y13,Y13A T13,T13A - - XC150 C130W2 19252 SK1 - ThÐp giã - W12C4 - - Z12WV 1530 - - - - - - - - - EV4 - - - - V4M10 - - - - - - - P18 W18C4V T1 - Z80W18 B18 19826 SKH 2 - P19 W9C4V2 T7 - Z70WD1 2 ABC11 19802 SKH 6 - - W9C4V - - Z70WD1 2 65WMo34 8 19980 - - ThÐp hîp kim dông cô 6XC 6Si Cr - - - 60SiCr5 19452 - - 9XC 9Si Cr - - - 90SiCr5 19460 - - - Si Cr - - - 125CrSi5 19460 - - 4XC 4Si CrV - - - 45CrV6 N9450 - - X Cr2 - - 150C6 - - - - X Cr L1 - 100C6 90Cr3 19420 - - X05 Cr06 W5 - - 110Cr2 - SK8 - 9X 9Cr2 L7 - 100C6 100Cr6 N9427 - - 8X3 8Cr3 - - - - - - - X12 Cr12 D3 - Z200C12 210Cr46 19436 SKD 1 - 40 ThÐp hîp kim dông cô (tiÕp) X CrMn - - 80M8 145Cr6 - - - 5XM 5CrMnMo - - - - - SKT 5 XC Cr2MnSi - - - - N9520 - - XB5 CrW5 F3 - 120WC 45-02 - 19716 SKS 1 - - Cr12W - - - 210CrW46 N9137 SKD 2 - 3X2B8 3Cr2W8V H21 - Z30WC 09-03 30WCr,V3 411 19721 SKD 5 - XB CrWMn - - 100WC 15-04 105WCr6 19712 SKS 31 - 9XB 9CrWMn 01 - 80M8 45WCrV77 19721 SKS 3 - X12M Cr12MoV D2 - Z200C12 165CrMoV 46 19950 SKD 11 - 5 XB2C 5CrW2Si S1 - 45WC 20-04 45WCrV77 19732 - - 6XB2C 6CrW2Si - - 40WC 20-04 55WCrV7 19733 - - 4XB2C 4CrW2Si - - 40WCDS 35-12 35WCrV7 - SKS 41 - 8X 8CrV - - - - L9419 - - X CrV - - 115CrV3 - 19423 - - 5 XHM 5CrNiMo L6 - 60NCDV 06-02 56Ni CrMoV7 N9663 SKT 4 - B1 W - - - 120W4 19710 SKS 21 -  V W2 - - 100V1 19356 SKS 43 - 3W4CrSiV - - 45WC 20-04 30WCrV15 19740 - - 3W4Cr2V - - - 30WCrV17 9 19720 SKD 4 - 41 ThÐp chèng gØ vµ thÐp chÞu axit ThÐp chÞu nhiÖt vµ hîp kim ®iÖn trë lín X14 Cr14 - - - 6X25Cr14 17027 - - X17 Cr17 51430 430 Z8C17 X8Cr17 17041 SUS 24 En60 X18 9Cr18 51440C 440C - X90Cr 17024 - - - - - - - MnV18 - - - X25T Cr25Ti 51446 446 - - - - - X17H2 Cr17Ni2 51431 431 Z15CN 16-2 X22CrNi17 - SUS 44 En57 0X18H9 0Cr18Ni9 30304 304 Z6CN 18-10 X5CrNi189 - SUS 28 En58E 1X18H9 1Cr18Ni9 30302 302 Z12CN 18-10 X12CrNi18 8 17241 SUS 27 En58 A 2X18H9 2Cr18Ni9 - - Z12CN 18-10 - 17242 SUS 40 - 1X18H9T 1Cr18Ni9T i 30321 321 Z10CNT 18-10 X12CrNiTi 189 17246 SUS 29 En58B X23H13 (Cr23Ni13) 30309S 309S Z10CNS2 5-13 - - SUS 41 - X25H20C2 (Cr25Ni20 Si2) 30314 314 - X15CrNiSi 25-20 17255 SEH 5 - X23H18 (Cr23Ni18) 30310S 310S Z15CNS 25-20 - - SUS 42 - 4X9C2 4Cr9Si2 - - Z10CNS 25-20 X15CrSi9 17115 SEH 1 En52 - Cr13Si3 - - Z45CS10 X10CrSi13 - SEH 2 - X5M Cr5Mo 51501 501 Z20CD5 - - - - 42 Câu hỏi ôn tập chương 3 1. Hãy nêu định nghĩa và tính chất của thép? 2. Nêu ảnh hưởng của các nguyên tố hoá học đến tính chất của thép? 3. Nêu ảnh hưởng của cacbon đến tính chất của thép và phạm vi ứng dụng của các thép có Hàm lượng cacbon khác nhau? 4. Trình bày các phương pháp phân loại thép? 5. Trình bày thành phần , tính chất và phạm vi sử dụng của thép cacbon kết cấu chất lượng thường, chất lượng tốt? 6. Cho biết yêu cầu đối với thép dụng cụ. nêu thành phần, tính chất và phạm vi sử dụng của thép cacbon dụng cụ? 7. Nêu khái niệm và ký hiệu của thép hợp kim? 8. Trình bày thành phần, tính chất và phạm vi sử dụng của thép hợp kim kết cấu? 9. Trình bày thành phần, tính chất và phạm vi sử dụng của thép hợp kim dụng cụ thấp, thép gió? 10. Nêu yêu cầu và ký hiệu của thép lò xo, thép ổ lăn? 43 Chương 4: KIM LOẠI MÀU VÀ HỢP KIM MÀU Mã chương: MHCG 11-04 Giới thiệu chương Ngoài sắt và hợp kim của sắt (thép, gang), trong chế tạo cơ khí cũng như các ngành chế tạo khác còn phải sử dụng đến một số kim loại màu, hợp kim màu và phi kim, bởi chúng có những tính chất đặc biệt phù hợp với một số ngành công nghiệp như công nghiệp điện, mà không có vật liệu thay thế được. Để sử dụng một số kim loại màu, hợp kim màu có hiệu quả thì người sử dụng chúng phải có những kiến thức cơ bản về chúng. Nội dung của chương 4 sẽ giới thiệu cho người học về một số kim loại màu, hợp kim màu như: đồng , nhôm, ni ken, kẽm, hợp kim cứng. Mục tiêu: - Phân biệt tính chất của kim loại và hợp kim màu. - Giải thích được công dụng của kim loại và hợp kim màu. - Trình bày được phạm vi ứng dụng của kim loại và hợp kim màu. - Rèn luyện tính tự giác, ý thức trong khi tham gia học tập. 4.1. Đặc điểm và tính chất chung của kim loại màu:  Nhiệt độ nóng chảy không cao nên dễ nấu luyện  Tính dẻo cao nên dễ gia công áp lực  Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt  Cơ tính khá cao. 4.2. Nhôm và hợp kim nhôm: 4.2.1. Nhôm nguyên chất: - Ký hiệu hoá học: Al - Khối lượng riêng:  = 2,7 g/cm3 - Nhiệt độ nóng chảy: to = 660oc - Tính dẫn nhiệt, dẫn điện tốt( độ dẫn điện của nhôm bằng khoảng 60% độ dẫn điện của đồng) - Có tính chống ăn mòn tốt trong môi trường khí và nước và trên bề mặt có một lớp ôxit chặt có tác dụng bảo vệ rất tốt. - Độ bền b = 80 -100mn/m2, độ cứng khoảng 25 HB, độ dẻo  = 40%. nhôm nguyên chất thường dùng sản xuất cáp tải điện đi xa. trong chế tạo máy ít dùng nhôm nguyên chất mà dùng hợp kim nhôm. 4.2.2. Hợp kim nhôm: 1) Hợp kim nhôm biến dạng: Gồm 2 loại: - Hợp kim nhôm biến dạng không hóa bền được bằng nhiệt luyện, như hợp kim nhôm và mangan, ký hiệu amu hoặc hợp kim nhôm và magiê, ký hiệu am. - Hợp kim nhôm biến dạng hóa bền được bằng nhiệt luyện( điển hình là đura) 44 + Thành phần: Al - Cu - mg(trong đó cu 4%, mg = 1%). ngoài ra còn có một lượng nhỏ Mn, Fe, si. + Tính chất: sau khi nhiệt luyện đạt b = 450 mn/m2,  = 15%, nhẹ. + Ứng dụng: được dùng trong công nghiệp chế tạo máy bay. + Ký hiệu: thép tiêu chuẩn nga là chữ kèm theo số thứ tự. Ví dụ:Д1, Д 6, Д 16..... 2) Hợp kim nhôm đúc ( điển hình là silumin): - Thành phần: Al – si( với lượng si 13%). ngoài ra còn có một lượng nhỏ cu, mg. - Tính chất: b = 200 -400mn/m2, tính dẻo thấp, tính đúc cao, một số chi tiết ở ô tô, xe máy. - Ký hiệu: Al kèm theo số thứ tự ví dụ: Al11, Al17, Al26. 4.3. Đồng và hợp kim đồng: 4.3.1. Đồng nguyên chất: - Ký hiệu hoá học: Cu - Khối lượng riêng:  = 8,9 g/cm3 - Nhiệt độ nóng chảy: to = 1083oc - Tính dẫn nhiệt, dẫn điện tốt - Có tính chống ăn mòn tốt và có cơ tính khá cao. - độ bền b = 200mn/m2, độ cứng khoảng 40 HB, độ dẻo  = 50%. Công dụng: dùng để sản xuất dây điện từ, tiếp điểm, bộ tản nhiệt và sản xuất các hợp kim đồng. 4.3.2. Hợp kim đồng: 1) Đồng thau: - Đồng thau đơn giản: Cu+ Zn( trong đó cu 46%) - Đồng thau phức tạp: ngoài Cu, Zn còn có thêm nguyên tố khác nhằm cải thiện một số tính chất của hợp kim. Theo tiêu chuẩn nga, các nguyên tố hợp kim trong hợp kim màu được ký hiệu như sau: tên nguyên tố ký hiệu tên nguyên tố ký hiệu niken H crôm X nhôm A thiếc O kẽm Y sắt Ж chì C phốtpho  a.Ký hiệu: đồng thau đơn giản ký hiệu bằng chữ Л, kèm theo là số chỉ phần trăm đồng, còn lại là kẽm. ví dụ: Л90 là đồng thau đơn giản có 90% cu, 10% zn. - Đồng thau phức tạp ký hiệu bằng chữ Л, tiếp theo là các chữ cái và các số chỉ phần trăm đồng và các nguyên tố hợp kim. ví dụ: ЛAH50-3-2 là đồng thau phức tạp có 59 %Cu, 3%al, 2% Ni, còn lại là 36%Zn 45 b. Tính chất: So với đồng nguyên chất thì đồng thau có ưu điểm: - Độ cứng, độ bền cao hơn, độ dẻo dai gần bằng - Dễ gia công cơ khí hơn - Rẻ hơn đồng nguyên chất - Ngoài ra, tính chất của đồng thau còn phụ thuộc vào lượng kẽm và các nguyên tố hợp kim. - Đồng thau có màu vàng, khi lượng kẽm tăng thì đồng thau càng vàng, tính dẻo càng giảm. c. Phạm vi sử dụng: Đồng thau được cán thành các tấm, ống, lá để đem đập thành các chi tiết như ống dẫn nhiệt, dẫn nước, lá đồng trong kỹ thuật điện. 2) Đồng thanh: a. Thành phần: Cu cộng các nguyên tố khác( trừ nguyên tố Zn). tên gọi của đồng thanh là tên nguyên tố chủ yếu đưa vào. ví dụ:đồng thanh thiếc, đồng thanh nhôm, đồng thanh chì,..... b. Ký hiệu: Nga ký hiệu đồng thanh bằng chữ Бp, tiếp theo là các chữ và các số chỉ phần trăm các nguyên tố hợp kim còn lại là đồng. Ví dụ: БpO10-1 là đồng thanh thiếc có 10% Sn, 1%p, 89% Cu. c. tính chất và phạm vi sử dụng: - Dễ đúc, dễ gia công cắt gọt, dễ biến dạng - Chịu nhiệt tốt , hệ số ma sát nhỏ. - Ngoài ra, cơ tính của đồng thanh còn phụ thuộc vào từng loại nguyên tố hợp kim chủ yếu đưa vào. - Thường dùng làm ổ trượt, đúc các chi tiết chịu mài mòn. 4.4. Thiếc – chì - kẽm: 4.4.1. Thiếc: - Ký hiệu hoá học: sn, khối lượng riêng:  = 7,3 g/cm3 - Nhiệt độ nóng chảy: to = 232oc - Có độ cứng rất thấp( 58HB), khi nhiệt độ càng tăng thì độ cứng càng thấp( ở 180oc độ cứng chỉ còn khoảng 1,8HB) - Độ dẻo cao và có tính chống ăn mòn tốt. Công dụng: + Dùng để hàn đắp + Chế tạo hợp kim ổ trượt. + Tráng thiếc lên bề mặt thép làm” tôn mạ thiếc”. 4.4.2. Chì: - Ký hiệu hoá học: Pb - Khối lượng riêng:  = 11,34 g/cm3 - Nhiệt độ nóng chảy: to = 327oc - Độ cứng thấp, độ dẻo cao. 46 - Có tính chống phóng xạ tốt, không bị ăn mòn bởi một số axit. Công dụng: + Làm các tấm cực trong bình điện ắc quy + Lót thùng chứa axít. + Dùng làm hợp kim chế tạo chữ in. + Làm áo và tấm chắn chống tia phóng xạ trong ngành nghiên cứu vật lý hạt nhân. + Chế tạo hợp kim làm ổ trượt. 4.4.3. Kẽm: - Ký hiệu hoá học: Zn - Khối lượng riêng:  = 7,14 g/cm3 - Nhiệt độ nóng chảy: to = 410oc - Tính chống ăn mòn tốt, độ dẻo cao. Công dụng: + Dùng để tráng kẽm cho tôn lợp nhà và các kết cấu thép nhằm chống ăn mòn kim loại. + Hợp kim của kẽm với đồng chế tạo ra đồng thau và hợp kim làm ổ trượt. 4.5. Hợp kim làm ổ trượt: 4.5.1. Yêu cầu của hợp kim làm ổ trượt: - Có hệ số ma sát nhỏ, có khả năng giữ dầu bôi trơn để giảm ma sát khi làm việc. - Có độ dẻo cao để tiếp xúc với trục quay. do đó, phân bố đều tải trọng trên bề mặt tiếp xúc. - Độ cứng ổ trượt cần thấp hơn cổ trục. - Có độ chịu mài mòn cao, có khả năng chống ăn mòn trong môi trường dầu có axit. - Dễ đúc, dễ gia công cơ khí - Rẻ tiền. 4.5.2. Các vật liệu làm ổ trượt: 1) Hợp kim ổ trượt có nhiệt độ nóng chảy thấp: - Là các hợp kim trên cơ sở của các nguyên tố dễ chảy như: thiếc, chì.... - Tên gọi: hợp kim babit - Ký hiệu: Б và con số chỉ phần trăm thiếc, nếu có thêm các chữ là ký hiệu của các kim loại chứa trong babit( T: têlu, H: niken, K: canxi....) - Cấu tạo của hợp kim babit: trong nền kim loại mềm là các hạt cứng. khi bị ma sát, nền kim loại sẽ bị mài mòn, các hạt cứng nhô lên đỡ cổ trục. do đó, tạo nên các lõm chứa dầu bôi trơn. - Ưu điểm: có khả năng chống ăn mòn tốt, hệ số ma sát nhỏ, không làm hại cổ trục thép. - Nhược điểm: cơ tính thấp, dễ bị hỏng ở nhiệt độ cao. - Công dụng: dùng cho các loại ổ làm việc với tải trọng nhỏ như: trong động cơ ôtô,máy kéo. giá thành chế tạo babit thiếc cao nên dùng hạn chế. người ta thay bằng babit nền cơ bản là chì( ký hiệu БT, БH....) nhưng chất lượng không bằng babit thiếc. 47 2) Hợp kim làm ổ trượt có nhiệt độ nóng chảy cao: Ưu điểm chung: - Chịu được nhiệt độ cao - Chịu được áp lực lớn, do đó có độ bền cao. thường dùng đồng thanh hoặc gang xám. + Gang xám: thường dùng gang có tổ chức nền kim loại là peclit hạt nhỏ, mịn với một lượng khá lớn graphit tấm. tổ chức như vậy thuộc loại nền cứng, hạt mềm. gang xám có hệ số ma sát nhỏ, chịu mài mòn tốt nhưng độ bền thấp. để chế tạo ổ trượt không quan trọng, chịu lực lớn, tốc độ quay của trục nhỏ( v< 3m/s) + Đồng thanh thiếc và chì: có hệ số ma sát nhỏ, cơ tính tốt nên được dùng phổ biến, cụ thể: - Đồng thanh chì: thường dùng loại có ký hiệu БpC30, để chế tạo những ổ trượt rất quan trọng( chịu áp lực lớn và hệ số vòng quay cao) - Đồng thanh thiếc: thường dùng loại có ký hiệu БpO10-1, БpOC8-12, để chế tạo những ổ quan trọng. Câu hỏi ôn tập chương 4 1. Hãy nêu đặc tính và công dụng của nhôm nguyên chất. 2. Nêu thành phần, tính chất, công dụng và ký hiệu của hợp kim nhôm biến dạng. 3. Nêu thành phần, tính chất, công dụng và ký hiệu của hợp kim nhôm . 4. Hãy nêu đặc tính và công dụng của đồng nguyên chất. 5. Nêu thành phần, tính chất, công dụng của đồng thau. 6. Nêu thành phần, tính chất, công dụng của đồng thanh. 7. Nêu thành phần, tính chất, công dụng của hợp kim làm ổ trượt. 8. Cho biết đặc điểm và phạm vi dùng của các hợp kim làm ổ trượt thường dùng. 9. Giải thích các ký hiệu sau: Д6, Д8, Al 11, Al 26, Л90, ЛC 50-1, ЛAH 59-3-3, БpO10-1, БpAH4-4-4,Бp5-5-5, 48 Chương 5: NHIỆT LUYỆN VÀ HOÁ NHIỆT LUYỆN Mã chương: MHCG 11-05 Giới thiệu chương Nhiệt luyện là khâu có tác dụng quyết định đến chất lượng các sản phẩm cơ khí, nên là bộ phận không thể thiếu được trong các nhà máy cơ khí, đặc biệt là trong các nhà máy chế tạo máy (máy công cụ, ôtô – máy kéo, máy bay...). Ở đây chỉ trình bày nhiệt luyện thép là một dạng nhiệt luyện rộng rãi nhất và chủ yếu nhất. Từ những cơ sở về nhiệt luyện thép, có thể đi sâu vào tìm hiểu các dạng nhiệt luyện áp dụng cho các vật liệu kim loại khác. Mục tiêu: - Trình bày được khái niệm cơ bản về nhiệt luyện, hóa nhiệt luyện: định nghĩa, mục đích; - Trình bày các phương pháp nhiệt luyện, hóa nhiệt luyện: ủ, thường hóa, tôi, ram, thấm cacbon, thấm ni tơ, thấm xianua; - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì,cẩn thận nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập. 5.1. Giới thiệu chung về nhiệt luyện: 5.1.1. Khái niệm cơ bản về nhiệt luyện: 5.1.1.1. Định nghĩa: Nhiệt luyện là khâu gia công kim loại và hợp kim bằng nhiệt. bao gồm quá trình:  Nung nóng kim loại và hợp kim đến nhiệt độ xác định  Giữ nhiệt trong thời gian hợp lý  Làm nguội với tốc độ quy định để làm thay đổi tổ chức, do đó thay đổi tính chất của hợp kim theo mục đích đã định. 5.1.1.2. Công dụng:  Giảm độ cứng, khử ứng suất, cải thiện tính gia công cắt gọt, làm đồng đều thành phần và tổ chức của hợp kim.  Nâng cao cơ tính: tăng độ cứng, khả năng chịu mài mòn và tăng độ bền. do đó nâng cao tuổi thọ của chi tiết máy.  Các phương pháp nhiệt luyện: thường hóa, ủ, tôi và ram 5.1.1.3. Ý nghĩa của nhiệt luyện: Là nguyên công có tác dụng quyết định đến chất lượng và độ bền các sản phẩm cơ khí, là bộ phận không thể thiếu trong các nhà máy cơ khí và chế tạo dụng cụ cắt gọt. 5.1.2. Giản đồ trạng thái hợp kim sắt - cac bon: 5.1.2.1. khái niệm: Là biểu đồ chỉ rõ sự phụ thuộc của tổ chức hợp kim Fe- C(cụ thể là gang và thép) vào thành phần hóa học và nhiệt độ 5.1.2.2. Ý nghĩa của giản đồ:  Biết được quy luật về sự kết tinh và chuyển biến tổ chức của hợp kim Fe - C khi nung nóng và làm nguội. 49  Xác định được nhiệt độ nung nóng cho từng loại thép khi rèn, dập và nhiệt luyện  Là tài liệu không thể thiếu của người làm công việc nhiệt luyện 5.1.2.3. Dạng giản đồ: điểm nhiệt độ %c A 1539 0 B 1499 0,51 H 1499 0,1 J 1499 0,16 N 1392 0 E 1147 2,14 C 1147 4,3 Q 200 0 F 1147 6,67 D 1600 6,67 G 911 0 P 727 0,02 S 727 0,8 K 727 6,67 5.1.2.4. Các tổ chức của hợp kim Fe - C trên giản đồ: 1) các khu vực trên giản đồ: - khu vực I: hợp kim Fe-c có pha lỏng(l) - khu vựcII: lỏng + ôstenit(l+ô) - khu vực III: lỏng + xêmentitI (l+xêi) - khu vựcIV: ôstenit(ô) - khu vực V: ôstenit + xêmentitII ( ô+ xêII) - khu vực VI: ôstenit + xêmentitII + lêđêburit( ô+ xêII+Lê) - khu vực vVII: xêmentiti + lêđêburit( xêi+Lê) - khu vựcVIII: ôstenit + ferit( ô +F) - khu vựcIX: peclic + Ferit( p+F) - khu vực X: peclic + xêmentitII(p + xêII) - khu vực XI: peclic + xêmentitII + lêđêburit( p+ xêII+Lê) - khu vực XII: xêmentitI + lêđêburit( xêI+Lê) 2) các tổ chức của hợp kim Fe – C: 1. Xêmentit: ( Fe3c, Xê): là hợp chất hoá học của Fe và c, có độ cứng rất cao(700HB) có 3 dạng: - XêmentitI: kết tinh từ pha lỏng ( %c ≥ 4,3%) - XêmentitII: tinh từ pha rắn ( 2,14  0,8%) F 3 X ê m e n tit (X ê ), F e C L 1600 1400   L IL+Xê L+Ô III III LJ BA N D C E Ô Lê+Xê I IIÔ+Xê +LêÔ+XêII VII 727 XIIXIX ILê+Xê P+Xê +LêIIIIP+Xê VIVIV G S Ô+F P IX F+P Q Thép Gang %C 0,8 2,84 4,3 Fe 1 2 3 4 5 6 6,67 200 400 600 800 1000 1200 50 - XêmentitIII: tiết ra từ dung dịch rắn ferit (0,02  0,006%c) 2. Ferit(F): là dung dịch rắn của c trong fe, có độ cứng thấp(80hb), độ dẻo cao, có từ tính. 3. Ôstenit (Ô): là dung dịch rắn của c trong Fe, ô rất dẻo và dai, phù hợp với công nghệ rèn. 4. Peclic(p): là hỗn hợp cơ học của F và Xê. trong P có 88% G và 12% Xê, có tính cắt gọt tốt, p có 2 dạng: - peclic tấm: xê ở dạng, tấm, phiến, HB = 200- 220 - peclic hạt: xê ở dạng hạt HB =180 -200 5. Lêđêburit( Lê): là hỗn hợp cơ học của ô và xê (ở to> 727oc) hoặc hỗn hợp cơ học của p và xê (ở to> 727oc). lêđêburit rất cứng. 5.1.3. Điểm tới hạn của hợp kim Fe – C: 5.1.3.1. Định nghĩa: Điểm tới hạn là các nhiệt độ bắt đầu hoặc kết thúc quá trình chuyển biến tổ chức của hợp kim Fe - C ở trạng thái rắn. ký hiệu: Ao, A1, A2, A3.... 5.1.3.2. Các điểm tới hạn thường dùng khi nhiệt luyện thép: 1) Điểm tới hạn A1: ( to> 727oc) Là điểm chuyển biến cùng tích của thép, nghĩa là: - Khi nung nóng: p ô - Khi làm nguội: ô p 2) Điểm tới hạn A3: ( to= 727  911oc) Là điểm chuyển biến bắt đầu tiết ra F từ ô khi làm nguội hoặc kết thúc sự hoà tan F vào ô khi nung nóng. 3) Điểm tới hạn Âcm: ( to= 727  1147oc) Là điểm chuyển biến bắt đầu tiết ra xê từ ô khi làm nguội hoặc kết thúc sự hoà tan xê vào ô khi nung nóng.  chú ý: các nhiệt độ A1, A3, Acm trên giản đồ chỉ dùng trong điều kiện tốc độ nung nóng và làm nguội vô cùng chậm mà trong thực tế sản xuất không thể đạt được như vậy. do đó, khi nung nóng nhiệt độ chuyển biến bao giờ cũng cao hơn và khi làm nguội bao giờ cũng thấp hơn các nhiệt độ trên giản đồ. người ta ký hiệu: - điểm tới hạn nung nóng: Ac - điểm tới hạn làm nguội: Ar vì vậy: Ar1< A1< Acm; Ar3< A3< Ac3; Arcm< Acm< Accm ví dụ: thép 40 có A3 = 820 oc nhưng trong thực tế: Ar3= 805810 oc; Ac3= 830835 oc Hình 5-1: Điểm tới hạn của hợp kim Fe- C 51 5.1.4. Chuyển biến tổ chức khi nung nóng và làm nguội: 5.1.4.1. Chuyển biến tổ chức khi nung nóng:  Nhiệt độ thường: Trong tổ chức của ba loại thép ( cùng tích, trước cùng tích, sau cùng tích) đều có peclit. thép cùng tích có tổ chức đơn giản hơn cả, chỉ có peclít. các thép trước (và sau) cùng tích, ngoài peclit ra còn có thêm ferit( và xêmentitII). các tổ chức này của thép không bị biến đổi nếu nhiệt độ nung nóng vẫn còn thấp hơn Ac1  Khi nung đến Ac1: thành phần peclit trong tổ chức của ba loại thép kể trên sẽ chuyển biến thành ôstenit (ô) với thép cùng tích( c = 0,8%): từ nhiệt độ Ac1 trở lên ( ở trạng thái rắn) có tổ chức hoàn toàn là ôstenit (ô).  Với thép trước cùng tích ( c< 0,8%) ở nhiệt độ cao hơn Ac1, ngoài ôstenit vẫn còn ferit. khi tiếp tục nung nóng lên quá Ac1, trong thép có sự chuyển biến. ferit hoà tan vào ôstenit. quá trình hoà tan này sẽ kết thúc khi nhiệt độ đạt đến Ac3. P ¤ Ac1 Hình 5-2: Sơ đồ chuyển biến tổ chức của thép cùng tích Hình 5-3: Sơ đồ chuyển biến tổ chức của thép trước cùng tích 52  Với thép sau cùng tích(c>0,8%): ở nhiệt độ cao hơn ac1, ngoài ôstenit vẫn còn xêii. khi tiếp tục nung nóng lên quá ac1. trong thép có sự chuyển biến: xêII hoà tan vào ôstenit. quá trình hoà tan này sẽ kết thúc khi nhiệt độ đạt đến Accm   kết luận: Khi nung nóng các thép lên qua đường gse, mọi thép đều có tổ chức giống nhau là ôstenit. khi nhiệt độ nung càng cao thì hật ô càng phát triển thô, to( hạt lớn). 5.1.4.2. Chuyển biến khi làm nguội: 1) Khi làm nguội đẳng nhiệt: a, Các khái niệm:  Làm nguội chậm đẳng nhiệt( hình vẽ): là làm nguội nhanh đến một nhiệt độ nhất định rồi giữ nhiệt tại đó một thời gian dài.  Chuyển biến đẳng nhiệt: là chuyển biến tổ chức của ô trong thời gian giữ đẳng nhiệt  Giản đồ đường cong: là giản đồ biểu thị quá trình chuyển biến đẳng nhiệt của ô. do hình dạng giản đồ giống chữ c nên gọi là giản đồ đường cong C. Hình 5-4: Sơ đồ chuyển biến tổ chức của thép sau cùng tích 53 Hình 5-5: sơ đồ chuyển biến khi làm nguội đẳng nhiệt b, Dạng giản đồ:  Đường cong a: bắt đầu chuyển biến của ô  Đường cong b: kết thúc chuyển biến của ô  Md: bắt đầu chuyển biến M  Mk: kết thúc chuyển biến M c, Các khu vực trên giản đồ:  khu vực I( trên A1): ô ổn định  khu vực II ( giữa Â1 và Md): chuyển biến đẳng nhiệt của ô  khu vựcIII( giữa Md và Mk): chuyển biếnM: M = ô dư  2) các tổ chức thu được sau chuyển biến đẳng nhiệt:  ô chuyển biến ở to = ( 727700)oc: peclit(P) có hạt thô, to.  ô chuyển biến ở to = ( 700600)oc: xoocbit(X) có hạt nhỏ hơn  ô chuyển biến ở to = ( 600500)oc: trostit(T) có hạt nhỏ mịn.  ...ời gian ngắn để nhiệt độ trong lõi và bề mặt chi tiết bằng nhiệt độ môi trường muối, nhấc ra làm nguội ngoài không khí. - ứng dụng: tôi các dụng cụ cắt như: dũa, tarô, bàn ren, mũi dao có tiết diện nhỏ( đường kính hay chiều dầy 10  30mm). 4. Tôi đẳng nhiệt:(d) Thao tác tương tự như tôi phân cấp, nhưng thời gian giữ nhiệt lâu để ôstenit chuyển biến trong dung dịch muối nóng chảy, sau đó làm nguội ngoài không khí. tổ chức thu được là bainit. sau khi tôi đẳng nhiệt không cần ram. ghi chú: (a) tôi trong một môi trường, (b) tôi trong hai môi trường, (c) tôi phân cấp, (d) tôi đẳng nhiệt. Bảng 4.6.3. các muối để tôi phân cấp và tôi đẳng nhiệt Thành phần muối nhiệt độ cháy hoàn toàn, oc nhiệt độ sử dụng, oc nano3 310 400 - 500 50% NaNO3+ 50% KNO3 220 300 - 400 50% NaNO3+ 50% KNO2 150 160 - 300 20% NaOH+ 80% KOH 140 160 - 300  Tôi bề mặt: - Là phương pháp tôi mà chỉ có lớp bề mặt của vật được tôi cứng, còn lõi không được tôi. dùng để tôi các chi tiết yêu cầu bề mặt có độ cứng cao, chống mài mòn tốt, còn lõi có độ cứng thấp, vẫn dẻo dai để chịu uốn, chịu xoắn và chịu va đập. - Nguyên lý nung nóng: phải nung với tốc độ nhanh để tạo nên sự chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và lõi. có hai cách tiến hành: + Tôi bề mặt bằng ngọn lửa ôxy – axêtylen( O2 + C2H2): dùng ngọn lửa của mỏ đốt bằng hỗn hợp khí ôxy – axêtylen nung nóng thật nhanh một lớp bề mặt của chi tiết đến nhiệt độ tôi rồi phun nước làm nguội. phương pháp này có ưu điểm là đơn giản nhưng hạn chế là chất lượng thấp, thường dùng trong sản xuất đơn chiếc. + Tôi bề mặt bằng dòng điện cao tần( tôi cao tần): cho dòng điện xoay chiều tần số cao( hàng nghìn đến hàng chục vạn hec( 5.000  1.000.000 hz) chạy qua vùng cảm 61 ứng, bên trong có đặt chi tiết cần tôi. do hiện tượng cảm ứng điện tích ở lớp bề mặt chi tiết có dòng điện cao tần chạy qua làm cho lớp bề mặt chi tiết được nung nóng rất nhanh đến nhiệt độ tôi, sau đó phun nước làm nguội nhanh. phương pháp này có ưu điểm năng suất cao, chất lượng tốt. tuy nhiên thiết bị đắt tiền nên thường dùng trong sản xuất hàng loạt.  Tôi bộ phận: Là phương pháp tôi mà chỉ có phần làm việc cần có độ cứng và tính chống mài mòn cao thì tiến hành tôi, còn các phần khác không tôi. tôi bộ phận thường tiến hành với quá trình tự ram tiếp theo nên còn gọi là tôi tự ram.  Tôi tự ram: Là phương pháp chỉ cần một lần nung chi tiết có thể thực hiện được cả hai công việc là tôi và ram. - Cách tiến hành: nung toàn bộ chi tiết đến nhiệt độ tôi, giữ nhiệt một thời gian cần thiết rồi nhúng phần cần tôi vào môi trường tôi trong thời gian nhất định đủ để chuyển biến thành mactenit. khi nhiệt độ phần không tôi còn khoảng 300  400 oc thì nhấc chi tiết ra không khí để nhiệt phần không tôi truyền xuống nung nóng phần đã tôi. do đó, chi tiết được ram ngay. việc xác định nhiệt độ ram để đạt được độ cứng theo yêu cầu thường dựa theo sự chuyển màu của chi tiết. Bảng 4.6.4. quan hệ giữa nhiệt độ ram và màu sắc ôxit Nhiệt độ (oc) màu ram chiều dầy lớp ôxit(m) độ cứng đạt được (hrc) 220 vàng tươi 0,045 58 - 55 230 vàng rơm 240 vàng đậm 255 nâu 0,05 54 - 45 265 đỏ nâu 275 đỏ thắm 0,065 44 -35 285 tím 300 xanh biển 0,07 34 - 25 315 xanh nhạt 5.1.6.4. Ram thép: 1) Định nghĩa: ram thép bao gồm quá trình nung nóng thép đã tôi đến to< Ac1, giữ nhiệt sau đó làm nguội chậm. 2) Mục đích: - giảm hoặc khử ứng suất, giảm tính dòn của thép sau khi đã tôi. - biến tổ chức maxtenit thành các tổ chức khác có độ dẻo dai cao hơn nhưng độ cứng, độ bền vẫn phù hợp với điều kiện làm việc của chi tiết. 3) Quá trình chuyển biến tổ chức khi ram: 1. Giai đoạn 1 (to< 200oc): - to< 80oc: trong thép chưa có chuyển biến tổ chức - to = 80  200oc: M tiết ra C trở thành M ít C 62 2. Giai đoạn 2 (to = 200  260oc): - M tiết ra C gọi là Mram - ô chuyển biến thành Mram - C kết hợp Fe tạo thành cacbit sắt  3. Giai đoạn 3 (to = 300  450oc): - M tiếp tục tiết ra c  F -  được giàu thêm c  xê cuối giai đoạn 3 tổ chức của thép hỗn hợp của F và xê gọi là Tram 4. giai đoạn 4 (to = 500  700oc): Trong thép không có sự chuyển biến tổ chức nào nữa, nhiệt độ ram càng cao thì tổ chức hạt càng thô, to. cụ thể: - to = 500  650oc: xram - to = 650  700oc: pram 4) Ram và phương pháp ram: 1. Ram thấp: - to = 150  250oc - Tổ chức: Mram - Tính chất: giảm ứng suất, giảm tính dòn, độ cứng giảm từ 1  3 HRC( còn khoảng 58  62 HRC), chịu mài mòn tốt. - Công dụng: ram các chi tiết, dụng cụ yêu cầu có độ cứng cao, chịu mài mòn tốt như: ổ lăn, dụng cụ cắt, dụng cụ đo. 2. Ram trung bình: - to = 300  450oc - Tổ chức: Tram - Tính chất: ứng suất hầu như khử hoàn toàn, độ cứng giảm mạnh nhưng vẫn còn cao ( khoảng 40  45 HRC), có độ dẻo dai và giới hạn đàn hồi đạt giá trị cao nhất. - Công dụng: ram các chi tiết yêu cầu có độ đàn hồi cao, chịu va đập tốt như: lò xo, nhíp.... 3. Ram cao: - to = 500  650oc - Tổ chức: Xram -T chất: ứng suất khử hoàn toàn, độ cứng giảm mạnh( còn khoảng 25  35 HRC), có cơ tính tổng hợp cao. - Công dụng: ram các chi tiết cần độ dẻo và có cơ tính tổng hợp cao như: bánh răng, trục truyền...... ( tôi kết hợp với ram cao gọi là tôi điều hoà chất lượng hoặc tôi cải thiện) Các dạng sai hỏng thường gặp khi nhiệt luyện: 1. Biến dạng và nứt:  Nguyên nhân: do ứng suất khi sinh ra nung nóng hoặc làm nguội quá nhanh + Nếu ứng suất > b: nứt hoặc vỡ + Nếu ứng suất > c: biến dạng, cong vênh  Ngăn ngừa: đảm bảo tốc độ nung hoặc làm nguội đúng quy định 63  Khắc phục: tiến hành uốn hoặc nắn( trước đó phải ủ hoặc thường hoá). 2. Ôxy hoá, thoát cacbon:  Nguyên nhân: + Nhiệt độ nung quá cao so với quy định + Xác định nhầm mác thép nên tính toán to nung sai + Môi trường nung chứa nhiều khí ôxy  Ngăn ngừa: + Xác định to nung đúng với mác thép + Khử bớt ôxy trong môi trường nung + Bảo vệ bề mặt chi tiết khi nung  Khắc phục: tiến hành thường hoá, thấm cacbon và tôi lại 3. Độ cứng không đạt yêu cầu:  Nguyên nhân: + Tốc độ làm nguội không đúng + Xác định nhầm mác thép + Nhiệt độ nung quá thấp so với quy định  Ngăn ngừa: + Xác định to nung đúng với mác thép + đảm bảo tốc độ làm nguội theo đúng quy định  khắc phục: tiến hành tôi lại, nhưng trước khi tôi phải ủ hoặc thường hoá. 4. Thép dòn:  nguyên nhân: nhiệt độ nung quá cao làm cho hạt ô thô, to  ngăn ngừa: nung nóng đúng nhiệt độ theo quy định  khắc phục: ủ làm cho hạt thép nhỏ mịn sau đó tiến hành tôi lại. Quy trình nhiệt luyện các chi tiết đơn giản: Bài tập 1: Một phôi rèn vật liệu là thép 45 bị biến cứng bề mặt, cần nhiệt luyện để cải thiện tính gia công cắt gọt. hãy: a) chọn mục đích và phương pháp nhiệt luyện b) nêu trình tự các bước tiến hành c) nêu quá trình chuyển biến tổ chức khi nung nóng và làm nguội giải: a) mục đích: phôi rèn bị biến cứng bề mặt khó khăn cho quá trình cắt gọt, gây rung động hệ thống công nghệ khi cắt gọt, dẫn đến sai số gia công, do đó trước khi gia công cơ cần làm giảm độ cứng của phôi để dễ cắt gọt. từ mục đích đó chọn phương pháp ủ hoàn toàn( vì thép có c = 0,45%). b) trình tự các bước tiến hành: - nung nóng toàn bộ phôi đến tonung= Ac3 + (20  40)oc theo giản đồ trạng thái Fe – C, bằng phương pháp gần đúng ta có: 64 tonung= (911 - 1,0 23*45,0 ) + ( 20 - 40)= 827 - 847 oc - giữ nhiệt độ ở to = 827  847oc trong thời gian hợp lý( khoảng 1/4 thời gian nung) - làm nguội chậm cùng lò c) chuyển biến tổ chức: - khi nung nóng và giữ nhiệt: p + F ô + F ô - khi làm nguội chậm: ô  ô + F  p + F Bài tập 2: nêu phương pháp nhiệt luyện và quá trình chuyển biến tổ chức cho một chiếc đục nguội, vật liệu là thép Y9A đạt độ cứng phần lưỡi cắt 58  60HRC, phần thân đạt độ cứng 40  45 HRC. giải: a) chọn phương pháp nhiệt luyện: theo yêu cầu chỉ cần độ cứng cao ở phần lưỡi cắt nên tiến hành tôi bộ phận và tự ram. b) trình tự tiến hành: - nung nóng toàn bộ đục đến nhiệt độ tonung= Ac1 + (30  50)oc= ( 757  777)oc - giữ nhiệt ở nhiệt độ ( 757  777)oc trong thời gian hợp lý - làm nguội: nhúng phần lưỡi đục vào nước khoảng 2s/ 10mm chiều dầy rồi nhấc sang môi trường dầu, khi nhiệt độ phần thân còn khoảng 350  400oc thì nhấc đục ra để nhiệt phần thân truyền xuống nung nóng phần lưỡi đục. quan sát phần lưỡi cắt khi nào thấy xuất hiện màu vàng rơm ( mầu tương ứng với độ cứng 60 HRC) thì nhúng toàn bộ đục vào dầu để nguội đến nhiệt độ thường. c) chuyển biến tổ chức: * phần lưỡi đục: - nung nóng và giữ nhiệt: p + xê  ô + xê - làm nguội: + trong nước: ô + xê  ô quá nguội + xê + trong dầu: ô quá nguội + xêM + xê - tự ram:M + xêMram + xê * phần thân: không tôi nên vẫn là tổ chức p + xê 5.2. Hoá nhiệt luyện: 5.2.1. Khái niệm chung: 1) Định nghĩa: hoá nhiệt luyện là phương pháp nhiệt làm bão hoà (khuếch tán) vào bề mặt của thép một hay nhiều nguyên tố để làm thay đổi thành phần hóa học, do đó làm thay đổi tổ chức và tính chất của lớp bề mặt theo mục đích nhất định 2) Mục đích: - tăng độ cứng, tính chống mài mòn và độ bền mỏi của chi tiết. mục đích này giống tôi bề mặt nhưng hiệu quả đạt cao hơn. đó là phương pháp thấm C, N2, B.... - nâng cao tính chống ăn mòn điện hoá và hoá học, chịu axit của lớp bề mặt chi tiết thép. đó là phương pháp thấm cr, Al, si..... 3) Nguyên lý hoá nhiệt luyện: 65 -Đặt chi tiết vào môi trường( rắn , lỏng, khí) có khả năng phân hoá ra nguyên tử hoạt tính của nguyên tố định khuếch tan rồi nung nóng đến nhiệt độ thích hợp. các quá trình xảy ra theo 3 giai đoạn nối tiếp nhau như sau: - Phân hoá: là quá trình phân tích phân tử tạo nên nguyên tử hoạt tính của nguyên tố khuếch tán. Ví dụ: Thấm nitơ: 2NH3  2[N] + 3H2 - Hấp thụ: các nguyên tử hoạt tính được hấp thụ vào bề mặt thép tạo nên sự chênh lệch về nồng độ nguyên tử giữa bề mặt và lõi. ví dụ: [N] + Fe  FeN - Khuếch tán: các nguyên tử hoạt tính sẽ đi sâu vào bên trong tạo nên chiều dày lớp thấm với đặc điểm nồng độ giảm dần từ bề mặt vào lõi. 5.2.2. Các hình thức hoá nhiệt luyện: Thấm cacbon a) Định nghĩa: là phương pháp làm bão hoà cacbon vào bề mặt thép c thấp( c< 0,25%) để làm tăng hàm lượng c ở lớp bề mặt, còn trong lõi vẫn giữ được lượng c ban đầu b) Mục đích: sau khi tôi và ram thấp sẽ làm bề mặt có độ cứng cao( > 60HRC), có tính chống mài mòn, còn lõi vẫn giữ được tính dẻo dai của thép ban đầu. c) Phương pháp thấm cacbon: 1. Thấm cacbon ở thể rắn: - Chất thấm: ở thể rắn gồm 80% than hoa, 15% Na2CO3( hoặc BaCO3, K2CO3) 5% dầu nặng để tăng khả năng bám dính vào bề mặt chi tiết. - Tiến hành: hỗn hợp trên được trộn đều và chất vào hộp thấm cùng với chi tiết rồi đóng bịt kín hộp( các chi tiết cách nhau và cách thành hộp khoảng cách 25  40 mm) đưa hộp vào lò nung. - Nhiệt độ thấm: 920  950oc - Tốc độ thấm: 0,1  0,15 mm/h - Quá trình thấm: + Phân tích:2c + o2 2co 2Co  Co2 + [C] + Hấp thụ: Fe( c 1[C]Fe(c  1%) + Khuếch tán: [c] đi sâu vào trong tạo nên chiều dầy lớp thấm. - Ưu điểm: đơn giản, dễ thực hiện - Nhược điểm: + Thời gian thấm lâu ảnh hưởng tới năng suất và chất lượng + Hộp thấm chóng hỏng + Điều kiện làm việc độc hại - Áp dụng: dùng trong sản xuất đơn chiếc, loại nhỏ 2. Thấm cacbon ở thể lỏng: 66 - Chất thấm: ở dạng lỏng là dung dịch muối nóng chảy gồm: (75 80)% Na2CO3 + (10 15)% Na Cl + (6 10)% SiC - Nhiệt độ thấm: 840  860oc - Tiến hành: nhúng chi tiết vào dung dịch muối nóng chảy - Tốc độ thấm: 0,3  0,4 mm/h - Ưu điểm: thời gian thấm ngắn, lớp thấm được đồng đều - Nhược điểm: + Không điều chỉnh được nồng độ c ở lớp bề mặt + Khó thao tác lò( do sic sệt, khó chảy lỏng) + Khó cơ khí hoá, tự động hoá, năng suất thấp + Không thấm được chi tiết lớn. 3. Thấm cacbon ở thể khí:  Chất thấm: ở dạng khí là co và ch4 ngoài ra còn có một lượng nhất định co2, n2, o2 để điều chỉnh( pha loãng) nồng độ khi thấm nhằm khống chế lượng c ở bề mặt.  Tiến hành: cho chi tiết vào trong lò kín rồi cho luồng khí là chất thấm có nhiệt dộ cao cùng với chất lỏng(dầu mỏ, benzen) dưới dạng sương bụi.  Nhiệt độ thấm: 900  930oc  Tốc độ thấm: gấp 2  4 lần thấm c ở thể rắn  Ưu điểm: + Thao tác đơn giản, thời gian thấm rút ngắn. + Khống chế nồng độ lớp thấm chính xác + Có thể tôi ngay, ít có thao tác phụ + Điều kiện lao động tốt.  Hạn chế: + Dễ tạo muội than phủ lên chi tiết, ngăn cản quá trình thấm  cần khống chế chặt chẽ thành phần khí trong lò thấm + Thiết bị thấm đắt tiền. Thấm nitơ: a) Định nghĩa và mục đích: Thấm nitơ là phương pháp làm bão hoà nitơ vào bề mặt thép, nhằm nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn. ngoài ra, để chống ăn mòn trong khí quyển và tăng tính thẩm mỹ của chi tiết máy. b) Phương pháp thấm:  Chất thấm: khí nh3  Nhiệt độ thấm: 500  650 oc  Thép để thấm: thường dùng thép hợp kim, vì nitơ sau khi phân nhánh sẽ tác dụng với các kim loại trong thép tạo thành lớp nitơ kim loại có độ bền cao như:, CrN, MoN,....  Quá trình thấm: 67 + Phân tích: 2NH3  2[N] + 3H2 + Hấp thụ: [N] + Cr( Fe, Al, Mo...)  CrN( FeN, MoN....) + Khuếch tán: [N] sẽ đi sâu vào bên trong. Thấm xianua: a) Định nghĩa và mục đích: Là phương pháp làm bão hoà đồng thời C và N2 vào bề mặt thép để nâng có độ cứng và tính chống mài mòn. chất thấm là các muối xianua( NaCN, KCN...) b) phương pháp thấm xianua: 1. Dựa vào nhiệt độ thấm: - thấm xianua ở nhiệt độ cao: to = 820  870oc - thấm xianua ở nhiệt độ thấp: to = 500  650oc. dùng phổ biến cho các loại thép hợp kim dụng cụ( thép gió, thép crôm). trước khi thấm, dụng cụ phải được tôi ram, mài chính xác. sau khi thấm cần đánh bóng bề mặt. 2. Đựa vào chất thấm: tương tự như khi thấm cacbon - thấm xianua ở thể rắn: chất thấm gồm ( 20 40)% K4Fe(CN)6 hoặc K3Fe(CN)6, 10% Na2CO3, còn lại là than gỗ. - thấm xianua ở thể lỏng: tiến hành ở trong các bể muối mà thành phần gồm các muối NaCN, KCN, K4Fe(CN)6, Na2CO3, NaCl, BaCO3,KCL. * chú ý: Muối xianua rất độc, cần chú ý an toàn lao động. - Thấm xianua ở thể khí: chất thấm gồm các khí CH4, co, NH3. đây là công nghệ hóa nhiệt luyện tiên tiến và năng suất cao, chất lượng tốt và ít độc hại. Câu hỏi ôn tập chương 5 1. Nêu định nghĩa, công dụng của nhiệt luyện 2. Vẽ giản đồ trạng thái Fe – C 3. Thế nào là điểm tới hạn? trong nhiệt luyện thép thường dùng điểm tới hạn nào? tại sao trong thực tế người ta phân biệt điểm tới hạn nung nóng và điểm tới hạn làm nguội? 4. Nêu sự chuyển biến tổ chức của thép khi nung nóng và làm nguội. 5. Nêu và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhiệt luyện 6. Nêu định nghĩa, mục đích và trình bày các phương pháp ủ. 7. Nêu định nghĩa, mục đích của thường hoá. khi nào thì áp dụng thường hoá. 8. Nêu định nghĩa, mục đích của tôi thép? tại sao nguyên công tôi có vai trò quan trọng trong quá trình gia công chi tiết? 68 9. Nêu yêu cầu của môi trường nguội. trình bày về 2 môi trường tôi thường dùng. 10. Trình bày về các phương pháp tôi thép. 11. Nêu định nghĩa và các phương pháp ram thép. 12. Nêu nguyên nhân, biện pháp ngăn ngừa và cách khắc phục các dạng sai hỏng thường gặp khi nhiệt luyện. 13. Nêu định nghĩa, mục đích của hoá nhiệt luyện. so sánh những điểm giống và khác nhau giữa nhiệt lưyện và hoá nhiệt luyện. 14. Trình bày phương pháp thấm cacbon. 15. Trình bày phương pháp thấm nitơ. 16. Trình bày phương pháp thấm xianua. 17. Hãy nêu mục đích của nhiệt luyện, trình tự các bước tiến hành khi cần nhiệt luyện một nhíp ô tô vật liệu là thép 65 C2 đạt độ cứng 45 -48 HRC, có tính đàn hồi cao, chịu va đập tốt. 18. Cần nhiệt luyện thép ổ lăn có ký hiệu ứx9 đạt độ cứng làm việc 60 - 62 HRC. hãy: - Nêu mục đích và xác định những phương pháp nhiệt luyện. - Nêu trình tự các bước tiến hành khi nhiệt luyện 19. Một bánh răng vật liệu là thép 20 cần gia công nhiệt để đạt độ cứng bề mặt sườn răng là 50 – 55 HRC, trong lõi đạt 25 – 30HRC để vừa chịu mài mòn vừa chịu xoắn tốt. hãy xác định phương pháp gia công nhiệt và trình tự tiến hành để đạt yêu cầu trên. 20. Một trục truyền động, vật liệu là thép 40x cần nhiệt luyện đạt độ cứng 35 – 40 HRC để chịu uốn và chịu xoắn tốt. nhưng sau khi nhiệt luyện độ cứng đo được 50 – 55 HRC. hãy xác định nguyên nhân không đạt yêu cầu và cách khắc phục. 69 Chương 6: VẬT LIỆU PHI KIM LOẠI Mã chương: MHCG 11-06 Giới thiệu chương Ngoài sắt và hợp kim của sắt (thép, gang), trong chế tạo cơ khí cũng như các ngành chế tạo khác còn phải sử dụng đến phi kim, bởi chúng có những tính chất đặc biệt phù hợp với một số ngành công nghiệp như công nghiệp điện, mà không có vật liệu thay thế được. Để sử dụng vật liệu phi kim có hiệu quả thì người sử dụng chúng phải có những kiến thức cơ bản về chúng. Nội dung của chương 6 sẽ giới thiệu cho người học về một số vật liệu phi kim như: chất dẻo, gỗ, dầu mỡ bôi trơn, dung dịch trơn nguội, vật liệu com pozit. Mục tiêu: - Phân biệt đúng các vật liệu phi kim loại. - Trình bày được phạm vi ứng dụng của vệt liệu phi kim loại. - Rèn luyện tính tự giác, ý thức trong khi tham gia học tập. 6.1. Chất dẻo 6.1.1. Định nghĩa: Chất dẻo là vật liệu nhân tạo, được sản xuất ra từ các chất hữu cơ. là vật liệu có khả năng bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp suất và vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi không tác dụng. 6.1.2. Thành phần của chất dẻo: Chất dẻo là hỗn hợp của nhiều chất: 1. Pôlyme: là thành phần cơ bản nhất của chất dẻo 2. Chất hóa dẻo: được đưa thêm vào với chất lượng (1020)% để tăng tính dẻo và cải thiện tính tạo hình. thường là các este hoặc pôlyme có phân tử dẻo dễ uốn. 3. Chất độn: được đưa vào với lượng (4070)% để nâng cao cơ tính giảm giá thành và thay đổi các thông số khác. chất độn là những chất hữu cơ và vô cơ ở dạng bột( bột gỗ, bồ hóng, mica, sio2, tio2, graphit), dạng sợi( sợi bông, thủy tinhm, amiăng, pôlyme),dạng tấm(giấy, vải từ các sợi khác nhau, lớp gỗ) 4. Chất ổn định: là những chất hữu cơ khác nhau để duy trì cấu trúc phân tử và ổn định tính chất, làm cho tính chất lão hóa của chất dẻo chậm lại. 5. Các chất phụ gia đặc biệt: là vật liệu bôi trơn, tạo mầu, chất bảo vệ, chất giảm điện tích tĩnh và bắt cháy... 6. Chất đóng rắn: được đưa thêm vào chất dẻo nhiệt rắn dễ hóa cứng. 6.1.3. Tính chất chung của chất dẻo: - Nhẹ( khối lượng riêng  = 0,9 - 2 g/cm3) - Cách điện, cách nhiệt, cách ẩm tốt - Độ bền cơ học khá cao - Bền vững về mặt hóa học, chịu được axit, bazơ. 6.1.4. Công dụng: Chất dẻo được sử dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống - Trong lĩnh vực điện và vô tuyến điện: được sử dụng nhiều vì có tính cách điện tốt 70 - Trong ngành chế tạo các chi tiết máy có độ bền vừa phải, nhẹ và không bị ăn mòn như: bình chứa, các bộ phận của băng truyền, cánh bơm, bánh răng, bánh vít,phanh hãm, ổ trượt.... ngoài ra chất dẻo còn dùng để phủ lên kim loại nhằm chống ăn mòn kim loại. - Trong đời sống: chế tạo đồ dùng sinh hoạt gia đình như: guốc, dép, áo mưa, chậu, bát.... 6.1.5. Các loại chất dẻo thường dùng: 6.1.5.1. Chất dẻo mềm nhiệt( pôlyme chất dẻo): Là loại chất dẻo có thể làm nóng chảy và tạo hình lại được, bao gồm: 1. Pôly êtylen(PE): được sản xuất ra từ khí êtylen, là loại chất dẻo không dẫn nhiệt và điện, không thấm nước. được dùng để bao dây điện, chai , lọ, màng bao gói, áo đi mưa..... 2. Pôly vinil clorua(PVC): được sản xuất ra từ clorua vinil. là chất dẻo bền với axit và kiềm. thường dùng sản xuất vải giả da, dép nhựa, ống nhựa, hoa nhựa.... 3. Pôly prôpilen(PP): được sản xuất ra từ pôlilen nhờ có chất xúc tác đặc biệt. có tính chịu ăn mòn hóa học tương tự như pôly êtylen nhưng độ bền cơ học và tính chịu nhiệt cao hơn. dùng để chế tạo các loại ống, cánh quạt bơm nước ly tâm, các dụng cụ y tế, điện tử, vô tuyến điện. 6.1.5.2. Chất dẻo cứng nhiệt(pôlyme nhiệt rắn): 1. Chất dẻo Fenol(bakêlit): được sản xuất từ Fênol – Fomanđêhit. có độ bền cơ học khá cao, chịu nhiệt, chịu axit và kiềm rất tốt. được dùng nhiều trong công nghiệp điện và điện tử. 2. Chất dẻo có thớ téctôlit và hêtinác: được sản xuất bằng cách tẩm nhựa fênol fomanđêhit vào sợi bông hoặc sợi vải tổng hợp, để tăng tính dẫn nhiệt và chống mòn có thể cho thêm chất độn graphit vào téctôlit được dùng để chế tạo bánh răng, bạc lót. hêtinác được dùng sản xuất bằng cách tẩm nhựa fenol fomanđêhit vào giấy. hêtinác hơn hẳn tectôlit ở chỗ có tính cách điện cao và chịu ẩm tốt. được dùng làm vật liệu cách điện, kể cả với điện áp cao áp. 6.2. Đá mài - Cao su – Amiăng: 6.2.1. Đá mài và bột mài: 6.2.1.1. Đá mài: Là loại dụng cụ để cắt gọt kim loại được chế tạo từ các loại vật liệu mài, ép với chất dính kết thành các hình dạng thích hợp với công việc mài. đá mài cắt gọt bằng các cạnh sắc của các hạt vật liệu mài( gọi tắt là hạt mài) tạo nên các phoi kim loại vụn rất nhỏ. các hạt mài sau khi cắt gọt bị cùn đi, bật ra khỏi đá mài và các hạt mài mới, sắc lộ ra, cắt gọt tiếp. đá mài được đặc trưng bằng các yếu tố sau: hình dạng và kích thước của đá, loại vật liệu của hạt mài, loại chất dính, kích thước của hạt mài, độ cứng của đá mài và kết cấu của đá mài. 1. Vật liệu mài: vật liệu mài có hai loại: loại có trong tự nhiên và loại nhân tạo 71 a) Vật liệu mài tự nhiên: Trong tự nhiên có các loại vật liệu mài là cát thạch anh, côranh đông tự nhiên.... vì năng suất cắt gọt thấp nên người ta ít sử dụng trong sản xuất. ngoài ra, trong tự nhiên ta còn có vật liệu mài là kim cương có độ cứng cao, rất sắc và bền nên dùng để làm đá mài rất tốt. b) Vật liệu mài nhân tạo: Các vật liệu mài nhân tạo thường được thiêu kết ở nhiệt độ cao ( hơn 22000c), nó đồng nhất về thành phần và có tính cắt gọt cao nên được sử dụng nhiều. vật liệu mài nhân tạo có các loại chính là cương ngọc điện ( còn gọi là côranh đông điện), silíc cácbua, bocácbua, kim cương nhân tạo. - Cương ngọc điện là các tinh thể nhôm ôxit al2o3 hình thành ở nhiệt độ 20500c, có độ cứng tới 2500kg/mm2. người ta sản xuất hai loại cương ngọc điện: loại thường chứa 86 - 91% Al2O3 , kí hiệu làCn; loại trắng chứa 97 – 99% Al2O3, kí hiệu là Ct. thành phần ôxít nhôm càng nhiều thì vật liệu mài càng cứng và tính cắt gọt càng tốt. cương ngọc điện loại cn thường được dùng làm đá mài để mài các vật bằng thép chưa tôi, còn loại Ct dùng làm đá mài cho các vật bằng thép đã tôi cứng và các vật định hình. Silíc cacbua( sic) chịu nhiệt là 20500c, độ cứng tới 3000kg/mm, các hạt có cạnh sắc và tính cắt gọt tốt hơn cương ngọc điện. nhược điểm của silíc cácbua là giòn, độ bền kém do đó thường để mài các vật bằng gang, đồng, hợp kim nhôm và các vật liệu phi kim loại. - Bo các bua( B4C) có độ cứng tới 4300kg/ mm2 dùng làm hạt mài để mài rà các dụng cụ cắt hợp kim cứng. 2. Chất dính: Dùng để dính các hạt mài với nhau tạo nên hình dáng đá mài và độ bền của đá mài. người ta thường dùng chất dính vô cơ và hữu cơ. a) Chất dính vô cơ: thường là keo gốm( kí hiệu bằng chữ g) dùng để mài khi tốc độ mài không quá 35m/s. b) Chất dính hữu cơ :có loại bakêlít( kí hiệu bằng chữ b). chất dính này bền, có độ dẻo cao, mài ở tốc độ cao 45 – 50m/s 3. Độ hạt: Đặc trưng cho kích thước của các hạt và ký hiệu bằng số, hạt càng nhỏ mịn thì số chỉ thị càng nhỏ. độ hạt ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng mài, độ hạt càng to thì năng suất mài càng cao nhưng độ chính xác và độ nhẵn bề mặt kém. khi mài thô, ta dùng đá có độ hạt 200  100, mài tinh dùng độ hạt 32  10, mài rà tinh dùng độ hạt 8  3, còn đánh bóng thì dùng hạt M40 M5. 4. Độ cứng: Đặc trưng cho độ bền của chất dính là khả năng giữ hạt mài không bị rời ra khỏi đá mài( ta cần chú ý phân biệt độ cứng của đá mài và độ cứng của hạt mài) đá càng mềm thì các hạt mài càng dễ bị bở , vỡ ra khỏi đá mài, đá cứng thì hạt mài dính chắc hơn. 72 Kí hiệu độ cứng của đá mài mức độ cứng kí hiệu việt nam kí hiệu liên xô (cũ) mềm mềm vừa trung bình cứng vừa cứng rất cứng đặc biệt cứng M1, M2, M3 MV1, MV2 TB1, TB2 CV1, CV2 , CV3 C1, C2 RC1, RC2 ĐC1, ĐC2 M1, M2, M3 CM1, CM2 C1, C2 CT1, CT2 , CT3 T1, T2 BT1, BT2 ìt1, ìt 2 Các chỉ số 1,2,3 tăng theo mức độ cứng cách chọn đá mài như sau: vật mài cứng thì ta chọn đá mài mềm, vì như thế các hạt mài sẽ chóng rời ra để lộ các hạt mài mới cắt gọt. vật mài mềm thì ta chọn đá cứng vì khi đó hạt mài lâu bị cùn. 5. Kết cấu của đá: Đặc trưng cho mức độ xốp của đá mài, đá mài bao gồm các hạt mài dính với nhau bằng chất dính. ngoài ra, giữa các hạt mài và chất dính còn có các khoảng trống chọn độ kết cấu của đá mài phụ thuộc vào độ dẻo của vật liệu cần mài, vật mài càng dẻo thì kết cấu đá càng cần xốp hơn. kết cấu của đá mài phải có khoảng trống là để chứa vụn kim loại khi mài, nếu khoảng trống quá bé, các vụn kim loại sẽ lấp kín hết và bết vào đá, làm cho đá không cắt gọt được nữa. khi mài các vật liệu dẻo như nhôm, đồng ... ta dùng đá có kết cấu xốp tức là có nhiều khoảng trống. khi mài các vật liệu cứng như thép đã tôi, gang ta dùng đá mài có kết cấu chặt hơn. trên đá mài, ở mặt không làm việc, có ghi đầy đủ các đặc tính kỹ thuật của đá ví dụ: ĐMHD – ct46.MV.G – v1405x65x127 – 30m/s, có nghĩa là: ĐMHD: đá mài hải dương 405: đường kính ngoài(mm) ct46: côranh đông trắng cỡ hạt 4665: bề dày của đá( mm) G: chất dính là gốm 127: đường kính lỗ (mm) Mv: mềm vừa v1: loại vuông cạnh 30: tốc độ mài(30m/s) 6.2.1.2. Bột mài: Tuỳ theo tính chất công việc, ta sử dụng các loại hạt mài, bột mài hoặc bột mịn. các loại này thường dùng để rà thô hoặc rà bóng. theo quy định của việt nam, các loại bột mài được phân theo độ lớn hạt như sau: tên nhóm hạt mài bột mài bột mịn cỡ số hạt 200,160,125,100,80,63,50,40,32,25,20,16 12,10,8,6,5,4,3 M40, M28, M20, M14, M10, M7, M5 73 các con số cỡ hạt của loại hạt mài và bột mài là kích thước danh nghĩa của cạnh lỗ rây trên thực tế( tính bằng micro mét) mà các hạt cơ bản không lọt qua rây được. ở kí hiệu M40, M28,... M5 của loại bột mịn, các con số đứng sau chữ M chỉ độ lớn của hạt tính theo micro mét. bột mịn được dùng trong các công việc rà bóng các chi tiết có độ nhẵn và độ chính xác cao. 6.2.2. Cao su: 6.2.2.1 Phân loại và tính chất : 1) phân loại : Có 2 loại cao su là cao su thiên nhiên và cao su nhân tạo. Cao su thiên nhiên được lấy từ nhựa của cây cao su, khi mới lấy ra có màu trắng đục, nếu để lâu ngoài ánh sáng sẽ biến thành màu nâu. Cao su nhân tạo là những vật liệu polime tương tự cao su thiên nhiên, do con người điều chế từ các chất hữu cơ đơn giản hơn, thường bằng phản ứng trùng hợp. Ví dụ : cao su butadien (cao su buna), cao su isopren Cao su thường dùng trong công nghiệp và đời sống là cao su đã lưu hoá tức là đã pha thêm 1ữ2% lưu huỳnh. 2) Tính chất : Tính chất nổi bật nhất của cao su là tính đàn hồi cao. cao su lưu hoá giữ được tính đàn hồi ở khoảng nhiệt độ từ -20oc ở 100oc. cao su còn có một số tính chất quý khác như: độ bền kéo khá cáo chịu mài mòm rất tốt, không thấm nước và khí có khả năng dập tắt nhanh các dung động; cách điện, nhiệt tốt, chịu được tác dụng hoá học của axit, kiềm ; khối lượng riênh nhỏ. nhược điểm của cao su là: bị giảm dần cơ tính khi chịu tác dụng của ánh sáng và nhiệt độ, bị hoà tan trong một số dung môi hữu cơ như xăng, dầu 3) Công dụng: Cao su được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp và đời sống. trong ngành cơ khí, cao su được dùng rộng rãi để chế tạo các loại sản phẩm sau: - Đai truyền chuyển động, đai truyền vận chuyển (băng tải vận chuyển cát, đá, đá, than). - Vòng đệm làm kín bề mặt tiếp xúc giữa các chi tiết máy nhằm tránh chảy dầu, nước; tránh dò khí; tránh bụi - Ống dẫn chất lỏng chất khí chịu áp suất thấp. - Chế tạo các vật phẩm cách điện. 6.2.3. Amian: 6.2.3.1 Tính chất : Amian được lấy từ quặng mỏ gồm chất canxi silic cát và magiê màu trắng mịn và có thớ nhỏ. Amian được cung cấp dưới dạng sợi, tấm hoặc thanh. Đặc tính quan trọng của amian là không bị cháy, chịu được axit, cách điện, cách nhiệt. 74 6.2.3.2 Công dụng: Trong công nghiệp amian được sử dụng rộng rãi làm chất cách nhiệt, làm các tấm đệm chịu nhiệt, găng tay cản nhiệt, quần áo cứu hoả, tấm lập tường phòng hoả amian còn được dùng để chế tạo má phanh ô tô. 6.3 . Dầu mỡ bôi trơn. 6.3.1.Tác dụng của dầu mỡ: Dầu, mỡ có tác dụng như sau: - Làm giảm ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc của các chi tiết máy, nhờ đó làm giảm được sự mài mòn chi tiết và hạn chế được sự tiêu hao năng lượng vì ma sát. - Làm mát các chi tiết máy trong quá trình làm việc, nhất là dầu vì dầu có tác dụng truyền dẫn nhiệt ra ngoài nhờ hệ thống dẫn dầu chuyển động liên tục. - Làm sạch bề mặt của các chi tiết máy, nhờ đó hạn chế sự mài mòn các chi tiết. - Làm kín bề mặt tiếp xúc giữa các chi tiết ở một số bộ phận máy. Ví dụ: trong động cơ đốt trong, màng dầu mỏng trên vách xilanh ngoài tác dụng bôi trơn còn có tác dụng làm kín khe hở giữa sécmăng và pittông bảo đảm cho hỗn hợp khí cháy không bị rò ra ngoài. - Tạo lớp bảo vệ chống ăn mòm kim loại. 6.3.1.2 Dầu nhờn: Đầu nhờn được chế biến từ dầu mỏ, có màu đen, màu lược hoặc màu nâu. có nhiều loại dầu nhờn, dầu nhờn được phân chia thành các nhóm chủ yếu sau: - Dầu dùng cho động cơ (bôi trơn cho động cơ máy bay, ô tô, máy kéo) - Đầu truyền động (dùng để bôi trơn các loại hộp số, các cầu của ô tô, các hộp truyền lực, hộp giảm tốc ) - Dầu công nghiệp. - Dầu đặc biệt (dầu tuabin, dầu biến thế) 6.3.1.3 Mỡ: Mỡ là chất bôi trơn ở thể đặc, có màu vàng nhạt, nâu sẫm hoặc đen. Mỡ thường được dùng để bảo quản dụng cụ, chi tiết máy trong lúc vận chuyển hoặc chờ sử dụng. mỡ cũng được dùng để bôi trơn các bộ phận khó giữ dầu, khó tra dầu hoặc lâu mới phải thay chất bôi trơn. Có nhiều loại mỡ, khi sử dụng cần chú ý cho đúng.